必修二 第二章第三节 生活中的圆周运动 新知导入 同学们，你见过摩托车压弯吗？ 那你听说过高铁列车也会“压弯”吗？ 中国高铁已经成为了我国一道亮丽的风景线，并且部分核心技术已处于国际领先水平。逐步走向了中国创造，中国速度！ 他们有什么共同的特点？ 做圆周运动；改变车体的倾角。 任务一：火车转弯 火车以半径R = 300m 在水平轨道上转弯，火车质量为8×105 kg，速度为30m/s。铁轨与车轮之间的动摩擦因数μ=0.25。求：火车拐弯所需要的向心力？（g取9.8m/????2） ? mg FN Ff O ????=????????2???? ? 代入数据可得： F =2.4×106N 轨道提供的静摩擦力最大值： Ff静m=μmg=1.96×106N 问：“谁”提供的向心力？ “供需”不平衡，如何解决？ 火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源 火车转弯 需要Ff =2.4×106N 静摩擦力提供Ff静m=μmg=1.96×106N 轮缘对轨道侧向的弹力F =4.4×105 N （880个成人体重） 外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？ 火车转弯 怎么解决？ 火车转弯 改变车体的倾斜角度 火车拐弯 需要向心力 ????????2???? ? ????????tan???? ? 重力与支持力合力 提供的的向心力 = ？若火车速度与设计速度不同会怎样？ FN mg F θ h 车速过快 ????????2???? ? ????????tan???? ? > 火车向外侧运动，挤压外侧铁轨 外 侧 内侧 车速过慢 火车向内侧运动，挤压内侧铁轨 ????????2???? ? ????????tan???? ? < 火车转弯 FN mg mg F 任务二：汽车过桥 请你分析一下汽车在三种不同类型的桥上运动时，受力情况是怎样的？ 汽车过凹形桥 问题一：假设汽车质量为m，通过桥面最低点的速度为v,桥的半径为R，那么在最低点，汽车对桥的压力为多少？ 由牛顿第二定律可知： ?????????????????=????????2???? ? 解得：????????=????????+????????2???? ? 由牛顿第三定律可知： ????????′=????????+????????2???? ? 因此汽车经过凹形路面时不宜高速行驶，否则容易发生爆胎意外,甚至压垮路面。 超 重 R v 由牛顿第二定律可知： ?????????????????=????????2???? ? ???????? ? ???????? ? 汽车过拱形桥 解得：????????=?????????????????2???? ? 由牛顿第三定律可知： ????????′=?????????????????2???? ? 问题一：假设汽车质量为m，通过桥面最高点的速度为v，桥的半径为R，那么在最高点，汽车对桥的压力为多少？ R v ???????? ? ???????? ? ?????????????????=????????2???? ? 汽车过拱形桥需要向心力 重力和支持力的合力提供向心力 ????????=?????????????????2???? ? 汽车过拱形桥 失 重 R v ???????? ? ???????? ? 汽车过拱形桥需要向心力 重力和支持力的合力提供向心力 ????????=?????????????????2???? ? 是否也有完全失重? ????????=0 ? FN=0，此时汽车对桥面的压力为0 ?????????????????2????=0 ? ????=???????? ? 失重 汽车过拱形桥 汽车过拱形桥需要向心力 重力和支持力的合力提供向心力 ????????=?????????????????2???? ? 失重 此时汽车对桥面的压力为0 ????=???????? ? 完全失重 如果速度再大点会如何？ 提供的向心力不足以满足需要的向心力→离心运动 汽车过拱形桥 离心运动初探 和汽车一样，高铁也有可能发生离心运动。 糖浆又是如何运动，从而串成棉花糖的呢？ 沾满的雨滴的雨伞，又如何将雨滴甩掉呢？ 高铁发生侧翻的原因时什么呢？ 课堂小结：圆周运动的 “供”与“需” “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做圆周运动所需的力 F = ????????2???? ? F < ????????2???? ? F > ????????2???? ? 匀速圆周运动 离心运动 向心运动 ... ...
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