生活中的圆周运动课件

生活中的圆周运动

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火车车轮的结构特点： 火车车轮的结构特点：

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一、铁路的弯道火车转弯(内外轨道等高) 火车转弯(内外轨道等高)N向左转

G

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(1) 火车转弯处内外轨无高度差 )

外轨对轮缘的弹力F就是使火车转弯 外轨对轮缘的弹力 就是使火车转弯 的向心力 向左转 V2 根据牛顿第二定律F=m 根据牛顿第二定律 可知 R 火车质量很大 外轨对轮缘的弹力很大 F 外轨和外轮之间的磨损大， 外轨和外轮之间的磨损大， 铁轨容易受到损坏

N

G

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分 析

在转弯处外轨 略高于内轨

火车转弯所需 的向心力的方 向是在水平方 向上还是在与 斜面平行的方 向上？ 向上？

FN F合 Gθ

O

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(2 )转弯处外轨高于内轨N 根据牛顿第二定律 V2 F=mg tan α= m R V= Rg tanα V > Rg tanα 外轨对外轮缘有弹力 F

α

V< Rg tanα 内轨对内轮缘有弹力 <α

G

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设内外轨间的距离为L,内 外轨的高度差为h,火车转 弯的半径为R,则火车转 弯的规定速度为v0 ?

F合=mgtanα≈mgsinα=mgh/L(图)

2 由牛顿第二定律得： v0 F合=man 所以mgh/L=m R 即火车转弯的规定速度v0= Rgh

L

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如图所示， 如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐 弯，弯道的倾角为θ,半径为r,则 汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是多少? 多少

(

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在水平铁路转弯处， 在水平铁路转弯处，往往使外轨 略高于内轨，这是为了( 略高于内轨，这是为了 ACD ) A.减轻火车轮子挤压外轨 . B.减轻火车轮子挤压内轨 . C.使火车车身倾斜，利用重力 .使火车车身倾斜， 和支持力的合力提供转弯所需向 心力 D.限制火车向外脱轨 .

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二汽车过桥

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汽车质量为m, 汽车质量为 ，通过桥最 高点速度为v, 高点速度为 ，桥半径为 R,则在最高点汽车对桥 ， 的压力为多大？ 的压力为多大？ F合=mg-FN -

FN

mg

R v2 - 由牛顿第三定律得 F压=FN =mg-m R

v2 ∴ mg-FN=m R - v2 ∴ F =mg-m -N

v2 Fn= m R

若汽车通过拱 桥的速度增大， 桥的速度增大， 会出现什么情 况？ FN <mg

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拱 形 桥

FN

v2 FN =mg-m - Rmg 当FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车 汽车脱离桥面，做平抛运动， 及其中的物体处于完全失重状态。 及其中的物体处于完全失重状态。 FN=0 时， 汽车的速 2 v 度为多大？ 度为多大？ mg=m = v= gR R

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凹 形 桥

汽车质量为m, 汽车质量为 ，通过桥最 低点速度为v, 低点速度为 ，桥半径为 R,则在最低点汽车对桥 ， 的压力为多大？ 的压力为多大？ F合=FN-mg

FN

mg 若汽车通过凹 桥的速度增大， 桥的速度增大， 会出现什么情 况？ FN >mg

R v2 由牛顿第三定律得 F压=FN =mg + m R

v2 ∴ FN-mg=m = R v2 ∴ F =mg + mN

v2 Fn= m R

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一

辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧 拱形路面，关于汽车的受力情况， 拱形路面，关于汽车的受力情况，下 列说法正确的是( 列说法正确的是( BD) A.汽车对路面的压力大小不变，总 .汽车对路面的压力大小不变， 是等于汽车的重力 B.汽车对路面的压力大小不断发生 . 变化， 变化，总是小于汽车所受重力 C.汽车对路面的压力大小总是大于 . 汽车所受重力 D.汽车处于失重状态 .

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结 论

F压=FN <mg

F压=FN =mg

F压=FN >mg

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航天器中的失重现象. 三航天器中的失重现象