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课件网) 1.水平路面 (1)汽车运动情况:汽车在水平公路上转弯时,相当于做圆周运动。 (2)向心力由车轮与路面间的静摩擦力提供,f=F=m ,解得v= 。如图甲所示。 导师点睛 当汽车转弯时,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。 第三节 生活中的圆周运动 1 | 公路弯道 2.倾斜路面 (1)汽车在内低外高的倾斜路面转弯时,向弯道内侧倾斜,重力mg和地面支持力FN 的合力指向弯道内侧,如图乙所示。 (2)若此时合力F恰好提供汽车转弯所需向心力,根据牛顿第二定律,可得F=mg tan θ=m ,解得汽车转弯速度的大小v= 。 1.火车车轮的特点 火车车轮有突出的轮缘,它在铁轨上可以起到限定方向的作用。 2.弯道的内外轨一样高 火车在水平轨道上转弯时,外侧车轮的轮缘挤压外轨,车轮受外轨的横向力作用, 使火车获得转弯时所需的向心力,如图所示。 2 | 铁路弯道 (1)火车在外轨略高于内轨的弯道上转弯时,借助火车受到的支持力和重力的合 力提供部分向心力,减轻轮缘对轨道的挤压,如图所示。铁轨对火车的支持力不 是竖直向上的,而是斜向弯道内侧;火车转弯时向心力是水平的。 (2)若火车转弯时的向心力完全由重力mg和支持力FN的合力提供,满足mg tan θ=m ,则有v0= (其中R为弯道半径,θ为轨道所在平面与水平面的夹角,v0为转 弯处的规定速度)。由于铁轨建成后,θ、R是确定的,故火车转弯时恰对轨道无侧 压力时的车速是一个定值,即规定速度。 3.弯道的外轨略高于内轨 导师点睛 转弯速度对轨道侧压力的影响 (1)当火车转弯速度v=v0时,轮缘对内、外轨均无侧向压力。 (2)当火车转弯速度v>v0时,外轨对轮缘有向里的侧向压力。 (3)当火车转弯速度v
时,汽车将脱离桥面,易发生危险 2.绳杆模型 (1)轻绳模型:在轨道最高点无支撑,如球与绳连接,沿内轨道运动的“过山车”等。 ①受力示意图:弹力可能向下,也可能等于零。 ②讨论分析:物体能过最高点时,v≥ ,FN+mg=m ,当v> 时,绳、轨道对球产 生的弹力FN>0;当v= 时,FN=0; 物体不能过最高点时,v< ,在到达最高点前物体已经脱离了圆轨道,如图所示 ③v= 的意义:物体能否过最高点的临界速度 (2)轻杆模型:在轨道最高点有支撑(如球与杆连接,小球在弯管内运动等)。 ①受力示意图:弹力可能向下,可能向上,也可能等于零。 ②讨论分析:当v=0时,FN=mg,FN为支持力,沿半径背离圆心; 当0 时,FN+mg=m ,FN沿半径指向圆心,并随v的增大而增大。 ③v= 的意义:FN表现为拉力还是支持力的临界速度。 典例 如图甲所示,一长为l的轻绳【1】,一端穿在过O点的水平转轴上,另一端固 定一质量未知的小球,整个装置绕 ... ... 