5.7生活中的圆周运动 课件 -2021-2022学年高一下学期物理人教版必修2

7 生活中的圆周运动 3/23/2022 1 提供物体做 圆周运动的力 物体做圆周运动所需的力 物体作圆周运动的条件 从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的物体 ，由物体受力情况决定 由物体的运动情况决定 F = “供需”平衡 物体做圆周运动 本节课 牛顿第二定律F=ma的应用 3/23/2022 2 生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion) 铁路的弯道 火车车轮的构造 火车车轮有突出的轮缘 背景问题1、火车转弯： 3/23/2022 3 对实际问题进行抽象提炼并建立模型 水平轨道模型 弯曲轨道模型 火车模型 3/23/2022 4 请思考：列车的脱轨、翻车事故容易出现在什么地方？ 铁路的弯道处 3/23/2022 5 FN F G 1、铁路的弯道 生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion) (1)内外轨道一样高时转弯 火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力. 外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向 由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨. 怎么办? 背景问题1、火车转弯： 3/23/2022 6 铁路的弯道 生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion) (2) 外轨高内轨低时转弯 G Fn N h L θ θ 此为火车转弯时的设计速度 r 思考: (1)如果v行驶>v设计,情况如何? (2)如果v行驶<v设计,情况如何? θ很小时,sinθ≈tanθ 背景问题1、火车转弯： 3/23/2022 7 当v=v0时： 当v>v0时： 当v<v0时： 轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度 轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。 轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。 F弹 F弹 背景问题1、火车转弯： 铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因 3/23/2022 8 生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion) 背景问题2：汽车过桥 黄石长江大桥 汽车过桥问题 1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？ 【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得： 可见汽车的速度越大对桥的压力越小。 N G 当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度） 当ｖ