河北省南宫市奋飞中学人教版高中物理必修二5.7 生活中的圆周运动课件 (共30张PPT)

生活中的圆周运动 F合 "供需"平衡 物体做匀速圆周运动 向心力公式的理解 从"供""需"两方面研究做圆周运动的物体 提供物体做匀速圆周运动的力(受力分析) 物体做匀速圆周运动所需的力 = 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? 实例研究——汽车转弯 O mg FN Ff 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: O mg FN Ff 由此可见:当汽车以沿圆盘转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。 改进措施: (1)增大圆盘半径 (2)增加路面的粗糙程度 (3)增加路面高度差——外高内低 (4)最重要的一点:司机应该减速慢行! O mg FN Ff 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静摩擦力提供 代入数据可得:Ff=2.4×106N 但轨道提供的静摩擦力最大值: Ffmax=μmg=1.96×106N "供需"不平衡,如何解决? 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 若火车车轮无轮缘,火车速度过大或过小时将向哪侧运动? 过大时:火车向外侧运动 过小时:火车向内侧运动 "供需"不平衡 F FN′ FN′ FN mg 离心 向心 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