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课件网) 生活中的圆周运动 F “供需"平衡 物体做匀速圆周运动 受力分析: 提供物体做匀速圆周运动的力 做匀速圆周运动所需求的向心力 匀速圆周运动解题思路 从“供”“需"两方面研究做圆周运动的物体 T G F 实例研究1———火车转弯 2013年西班牙列车脱轨事故 火车转弯多少速度是合理的呢？ “本来速度应该是80km/h,我开到了190km/h” 火车转弯限速 来源：《新闻直播间》https：//tv./ 火车车轮的构造 突出的轮缘 实例研究1———火车转弯 N FN G 外轨对轮缘的弹力 内轨 外轨 ① 水平弯道（内外轨道一样高） 缺点：由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的弹力很大，铁轨容易损坏、变形，火车侧翻。 “供需”平衡 实例研究1———火车转弯 真实铁路转弯处： 外轨高于内轨 实例研究1———火车转弯 实验模拟：“弹珠飞车”模型 实例研究1———火车转弯 向心力恰好由重力G和支持力FN的合力提供 FN ② 外轨略高于内轨（倾斜轨道） θ “完美”的过弯 实例研究1———火车转弯 所需向心力 Fn=F “供需”平衡 提供的力 当v=v0时： ② 当v
③ 当v >v0时： 轮缘受到外轨向内的挤压力 < F外 θ 思考：汽车在水平路面上转弯时，向心力由什么力提供呢？ 思考：如果汽车的速度过大，会出现什么情况呢？有什么解决方法？ 解决方法： 把转弯处的道路修成外高内低。 （再次供需平衡） FN F G G f FN Fn=f = “供需”不平衡，所需向心力很大，摩擦力提供不足。 高速转弯处 自行车赛道 思考：高速过弯道需要改变轨道。你是否能找到第二种方法，不改变轨道的前提下使火车既能提速过弯道又保证安全？ 摆式列车在转弯时可以侧向摆动，可在弯曲路段高速驶过，无需减速。 实例研究2———汽车过桥 如果坐车驶过以下路段，你会有什么样的感受？ FN ’＞mg 凹形桥 由牛顿第三定律得 超重 “供需”平衡 G FN 拱形桥 由牛顿第三定律得 失重 FN ’＜mg R O R O v G FN 模型总结：汽车过两类桥最低点/最高点对桥的压力 模型总结：汽车过两类桥最低点/最高点对桥的压力 由牛顿第三定律得 G FN 拱形桥 R O v 当FN'= 0 时，重力作为向心力.汽车接下来将做初速度水平，只受重力的平抛运动 v2 R mg＝m v↑ FN'↓ 思考：在拱形桥上速度可以无限大吗？如果有最大速度，最大是多少 如果把地球看成一个巨大的拱桥，速度大到一定程度时，会发生什么？ 当FN'= 0 时，仅有重力作向心力.地面对车的支持力为0 v2 R mg＝m v2 R FN ＝mg－m 【情景研究】宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg ，求此时座舱对航天员的支持力是多少？ v2 R mg－FN＝ m 当 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ———航天员处于完全失重 mg FN 实例研究3———航天器中的失重现象 实例研究3———航天器中的失重现象 失重并不是因为离地球太远，摆脱了地球引力。相反正由于地球引力存在，才使得航天员可能做环绕地球的圆周运动。 思考：完全失重是不是摆脱了地球引力？ v2 R mg＝m 供需不平衡会怎样？ FN G FN v G FN v 实例研究1———火车转弯 实例研究2———汽车过桥 实例研究3———航天器中的失重现象 mg FN 做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向。 A o 模型讨论：绳拴小球在水平面上做匀速圆周运动时，小球所需向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F=mω2r 思考1：若突然松手，小球将怎样运动？ 思考2：若绳的拉力F小于它做圆周运动所需的向心力，小球将怎样运动 沿着切线飞出 虽然不会沿着切线飞去，也会逐渐远离圆心 A ... ... 
