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课件网) 4. 生活中的圆周运动 思考：水为什么不会流出来 思考：火车为什么会发生脱轨事故呢？ 1.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。 2.了解生产生活中的离心现象及其产生的原因。 1.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。(科学思维) 2.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。（科学思维） 体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养， 让我们一起 吧！ 进 走 课 堂 一、火车转弯 问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘 问题2：在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？这几个力的关系如何？ G FN 外轨对轮缘的侧向弹力提供向心力 . F 问题3：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。 此种方式的缺点是什么？如何解决这一问题？ 当外轨略高于内轨，没有侧向压力时 火车转弯时所需的向心力是由G和FN的合力提供。 请分析火车受力情况并画出受力示意图 h F L 火车规定的行驶速度 F=mgtanθ= FN G tanθ≈h/L 若火车速度与设计速度不同会怎样 外侧 内侧 F 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 FN mg FN′ ΔFN ΔF FN′ ΔFN ΔF FN′ FN′ θ 【例1】火车以半径R=900 m 转弯,火车质量为8×105 kg ,速度为 30 m/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为多少 (θ较小时tanθ≈sinθ) FN mg F θ h 由力的关系得: 由向心力公式得: 由几何关系得: 解析： =0.14m 由于θ很小，所以tanθ≈sinθ 互动探究：若某条铁路需要提高火车 行驶速度，铁路弯道部分应怎么改造？ O mg FN Ff 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢 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。 O mg FN Ff 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: 由此可见: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。 改进措施: 1.增大转弯半径 2.增加路面的粗糙程度 3.最重要的一点:司机应该减速慢行 4.增加路面高度差———外高内低 高速路和赛道转弯处修成外高内低。 N Fn mg 为了保证汽车过桥时汽车和桥梁的安全，在桥梁的设计上有没有要求？ 拱形桥 （凸形桥） 凹形桥 水平桥 二、拱形桥 三种形状的桥 泸定桥 小车通过凸、凹桥的压力实验 仔细观察小车通过拱桥时的受力情况，你能发现小车受力的变化规律吗？ 问题1：汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？ F压＝FN＝mg 1.分析汽车的受力情况 G FN 2.找圆心 圆心O 3.确定F合即Fn的方向 Fn 4.根据F合=Fn列方程 注意公式中v用汽车过桥顶时的瞬时速度 问题2：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？ 1.分析汽车的受力情况 G FN 2.找圆心 圆心0 3.确定F合即Fn的方向 Fn 4.根据F合=Fn列方程 注意公式中v用汽车过桥底时的瞬时速度 问题3：汽车过凹形桥在最低点时，车对凹形桥的压力又怎样？ 比较三种桥面受力的情况 FN=G 【规律总结】 汽车 对桥面 的压力 超重、失重状态 最高点 最低点 失重 超重 规律总结 【例题】地球可以看作一个巨大的拱形桥，其半径就是地球半径 R = 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小， 汽车速度多大时，支持力FN会变成零？ 此时司机处于完全失重状态。 【解析】由 得 这里描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中。 三、航天器中的失重现象 [思考与讨论]地球可以看做一个巨大的拱形桥。 若汽车沿南北方向行驶，且不断加速。 请思考：会不会出现这样的情况：速 ... ...
