5.5圆周运动的应用（2）汽车过桥问题 课件-2021-2022学年高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册

第五章 曲线运动 第五节 圆周运动的应用 （2）汽车过桥问题 前文回顾 当把做圆周运动的物体近似看做匀速圆周运动。 受力分析求F合 大家可以建模分析汽车为什么会离地？ 建模 质点模型+匀速圆周运动模型 mg FN 需要考虑摩擦力吗？ 不需要，因为向心力方向应为竖直方向 重力和支持力的合力提供向心力 设在桥顶的速度为v 在本题中分析支持力FN更加有实际意义 当v逐渐增大， FN逐渐减少直至到零。 若v继续增大，则无法满足圆周运动，飞离地面 当 汽车能在桥面行驶的速度上限 桥面半径r mg→F向 大家可以建模分析汽车为什么会离地？ 建模 质点模型+匀速圆周运动模型 mg FN 需要考虑摩擦力吗？ 不需要，因为向心力方向应为竖直方向 重力和支持力的合力提供向心力 设在桥顶的速度为v 若在真实的情况中， 桥面半径r 小车会做什么运动呢 平抛运动 初速不为零且方向水平 只有重力作用 建模 mg FN 重力和支持力的合力提供向心力 设在桥顶的速度为v FN随着v逐渐增大而增大。 那v可以无限增大吗？ 桥面半径r FN增大会迅速增加轮胎内部的胎压，容易爆胎造成事故 FN过大的压力对路面保养也是不利的 mg FN FN mg FN ＞mg FN ＜mg 汽车所受的FN小于其所受重力 即处于失重 汽车所受的FN大于其所受重力 即处于超重 大家可以想象自己过不同桥面身体的感觉是如何 典型示例1 如图，一辆质量m=500kg的小汽车驶上一座半径r=40m的圆弧形拱桥。（取g=10m/s2） （1）汽车以v1=6m/s的速度经过拱桥的顶部时，圆弧形拱桥对汽车的支持力是多大？ （2）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？ 【解析】（1）汽车过拱桥的顶部时在竖直方向受重力mg和支持力FN 根据牛顿第二定律有: （2）汽车过拱桥的顶部时，如果对桥的压力为零，则只有重力提供向心力： 只有重力提供竖直向下的向心力 为了车辆可以顺利达到最高点，请问v应该越大还是越小 汽车恰好能通过最高点， 汽车与桥面没有相互作用的压力 根据生活经验，应该速度越大越好 设在车辆恰好能达到最高点的速度为v 此时小车受到了桥面向下的挤压力了吗 汽车能在通过最高点行驶的最小速度 当 汽车可以能通过最高点，汽车与桥面没有相互作用的压力 当 汽车无法通过最高点。 当 课堂小结 物体