高中物理人教版必修2第五章第7节：生活中的圆周运动课件(共19张PPT)

生活中的圆周运动 第七节 实例研究——火车转弯 火车以半径R= 300m在水平轨道上转弯,火车质量为8×105kg,速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。 设向心力由轨道指向圆心的力提供静摩擦 代入数据可得: Ff=2.4×106N O mg FN Ff 直接提出 最佳设计方案 火车以半径R=900 m转弯,火车质量为8×105kg ,速度为30m/s,火车轨距l=1.4 m,要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度h? (θ 较小时tanθ=sinθ) θ 由力的关系得: 由向心力公式得: 由几何关系得: 解： =0.14m FN mg F h 改为m/s 研究与讨论 若火车速度与设计速度不同会怎样? 外侧 内侧 θ 过大时： 外侧轨道与轮之间有弹力 过小时： 内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 F FN′ FN′ FN mg 列车速度过快,造成翻车事故 1、汽车过拱桥 质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥,如图所示,求汽车在桥顶时对路面的压力是多大? 实例研究——汽车过桥 解:汽车通过桥顶时,受力如图: O r 由牛顿第二定律: 由牛顿第三定律: 当汽车通过桥顶时的速度逐渐增大时FN 和 FN′会怎样变化? 失重 mg FN Ff F 地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力为零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少…… 此时: * 拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面,如图所示,求汽车在最低点时对桥面的压力是多大? 解:汽车通过底部时,受力如图: 由牛顿第二定律: 当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时 FN和FN′怎样变化? 由牛顿第三定律： 超重 G FN F Ff 比较三种桥面受力的情况 G FN G G FN FN FN = G 讨论 物做近心运动 ① 绳和内轨模型 理论研究 mg FN v 轨道提供支持力,绳子提供拉力。 v ② 杆儿和双轨模型 能过最高点的临界条件: 当速度v > 时, 杆儿对小球是拉力; 当速度v < 时, 杆儿对小球是支持力; 当速度v = 时, 杆儿对小球无作用力。 mg FN 讨论 FN=0 杆