生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

1、第1頁/共22頁知識(shí)回顧1、向心力的定義：指向圓心的合外力4、向心力的來源（難點(diǎn)）：向心力不是真實(shí)存在的力是一種按照效果命名的力，可以由重力（引力）、彈力、摩擦力等任一種力以及這些力的合力或分力來充當(dāng) 。2、向心力的大?。?222nnvFmammrmrrT3、向心力的方向：時(shí)刻指向圓心，時(shí)刻變化第2頁/共22頁思考與討論2.自行車在通過彎道時(shí)有什么特點(diǎn)？這樣的做目的是什么？賽場(chǎng)有什么特點(diǎn)？3.自行車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由誰提供的？1.自行車做什么運(yùn)動(dòng)？第3頁/共22頁新華網(wǎng)北京4月28日電 記者從鐵道部獲悉，2008年4月28日4時(shí)41分，北京開往青島的T195次旅客列車運(yùn)行至山東省境內(nèi)膠濟(jì)鐵路

2、周村至王村間脫線，與煙臺(tái)至徐州的5034次客車相撞，死亡70人，傷416人。事故原因正在調(diào)查中記者了解到當(dāng)時(shí)事故發(fā)生的背景：膠濟(jì)鐵路在村子的東北面有一個(gè)接近90度的轉(zhuǎn)彎，從轉(zhuǎn)彎處往西，中鐵二十局正在施工建設(shè)的膠濟(jì)客運(yùn)專線大尚特大雙線立交橋正在進(jìn)行橋墩建設(shè)。事故就發(fā)生在拐彎處。為什么火車會(huì)脫軌？第4頁/共22頁思考與討論1.火車在平直的軌道上勻速行駛時(shí)，所受的合力如何？2.軌道是彎曲，火車受力又是怎么樣的？3.火車所需的向心力由哪些力來提供？4.如何設(shè)計(jì)軌道？寫出方案并畫出設(shè)計(jì)圖？第5頁/共22頁火車車輪第6頁/共22頁NGvFF水平軌道上的轉(zhuǎn)彎C：由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火

3、車質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損壞鐵軌。A：此時(shí)火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力。B：外軌對(duì)輪緣的彈力F提供向心力。第7頁/共22頁實(shí)際軌道上的轉(zhuǎn)彎NmgF合=tanvgr由上式可知,速度是由半徑和傾角決定,火車軌道建成后,轉(zhuǎn)彎的安全速度就確定下來了. 軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力如果實(shí)際速度太小, 軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力F向 = v2rF合 = m g tan m想一想：如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度不等于規(guī)定的速度， 會(huì)發(fā)生怎樣的情況？ 如果實(shí)際速度太大,外內(nèi)2vFmr向第8頁/共22頁濟(jì)南鐵路局工作人員表示，發(fā)生脫軌事故的T195特快列車最高行車速度為160公里/小時(shí)，而通常的行車速度為1

4、20-130公里/小時(shí)。但因?yàn)樾熊嚶范螌?shí)行限速，則速度通常會(huì)限制在100-120公里/小時(shí)。4月28日下午6時(shí)，山東省委宣傳部和濟(jì)南鐵路局黨委宣傳部聯(lián)合召開的新聞會(huì)上，山東省委宣傳部常務(wù)副部長(zhǎng)姜鐵軍稱，出事火車T195實(shí)際車速達(dá)131公里/小時(shí)，已經(jīng)超速。第9頁/共22頁下沉式立交橋第10頁/共22頁北環(huán)花園路立交橋又現(xiàn)“飛車”昨天又有一輛汽車從橋上掉下，這已是本報(bào)報(bào)道過的今年“第七飛”記者 周廣現(xiàn) 文 杜小偉 圖本報(bào)訊 昨天下午1時(shí)許，司機(jī)王某駕車由北環(huán)往花園路拐彎時(shí)，由于速度較快，猛踩剎車時(shí)汽車翻到4米多高的立交橋下，所幸王某沒怎么受傷。這已是今年第7輛汽車從該橋上掉下。昨天下午1時(shí)30分

5、，記者趕到花園路和北環(huán)交叉口立交橋由西往南拐的位置時(shí)看到，橋上有一道6米多長(zhǎng)的剎車痕，在4米多高的橋下綠化帶里有一輛汽車，該車四輪朝天，車頭朝西，車尾朝東，汽車前保險(xiǎn)杠被甩出3米多外。司機(jī)王某站在車前給記者講述了事情經(jīng)過，他說，他在金水區(qū)廟李鎮(zhèn)陳寨村住，下午1時(shí)許，他開車由北環(huán)往花園路去，在拐彎時(shí)，他踩了下剎車想把速度減下來，不知道怎么回事車就翻到了橋下，“當(dāng)時(shí)車的時(shí)速也就是60公里左右”。所幸的是該車從立交橋上翻下時(shí)，由于汽車掉在了綠化帶里沒有造成橋下人員受傷。車翻后，是路人把車門撬開，他才從車?yán)锱莱鰜?，不過他沒怎么受傷。 “除了車速快外，這一段立交橋上沒有護(hù)欄也是王某翻車的一個(gè)原因?！痹诂F(xiàn)

6、場(chǎng)一位目擊者說。記者看到，該立交橋上由北環(huán)往花園路拐彎的東側(cè)約有40米長(zhǎng)的地方?jīng)]有護(hù)欄，而西邊一側(cè)則有護(hù)欄。記者注意到，就在2010年8月11日，一輛救護(hù)車從該立交橋上翻下時(shí)，就有不少司機(jī)建議，在該立交橋上裝全護(hù)欄，加高加固護(hù)欄，并在立交橋上設(shè)置減速、禁止超車的提醒標(biāo)志，但記者昨天在現(xiàn)場(chǎng)看到，這些工作至今仍沒人做。線索提供 張女士 新聞熱線 96211 “之所以發(fā)生這次事故，估計(jì)原因還是車速太快，車速越快，離心力越大，汽車被甩出去的可能就越大?！庇?2年駕齡的金先生在現(xiàn)場(chǎng)說。第11頁/共22頁汽車過拱形橋第12頁/共22頁對(duì)比:同一輛車以相同的速度大小V在三種橋面運(yùn)動(dòng)mgNmgNmgNNmgN

7、mgNmg第13頁/共22頁汽車過拱橋時(shí)對(duì)它的速度有限制嗎？mg - N = m v2r臨界狀態(tài)：mg = m V02rV0 =g r臨界速度：物體在豎直面上做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度Nmg想一想第14頁/共22頁NmgN- mg = m v2r此時(shí)，Nmg，v可以取任意值2vNmgmr第15頁/共22頁2vNmgmr2vNmgmr2vmr2vmrNmg0向上向下超重 失重第16頁/共22頁例1 鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是300 m，軌距是1435 mm，規(guī)定火車通過這里的速度是72 km/h，內(nèi)外軌的高度差該是多大，才能使鐵軌不受輪緣的擠壓第17頁/共22頁解析：受力分析如圖所示，作平行四邊形，根據(jù)牛頓第二定律有第18頁/共22頁 例2：一個(gè)滑雪者連同他的滑雪板質(zhì)量共70kg，他滑到凹形坡底時(shí)的速度是20m/s，坡底的圓弧半徑是50m，試計(jì)算在坡底時(shí)雪地對(duì)滑雪板的支持力。（g取10 m/s2）第19頁/共22頁小結(jié)一：知識(shí)回顧二：實(shí)例分析三：方法與步驟（1）明確研究對(duì)象；（2）確定在哪個(gè)平面做圓周運(yùn)動(dòng)，找圓心和半徑；（3）確定研究的位置，受力分析 （4）據(jù)向心力公式列方程。第20頁/共22頁地球可以看作一個(gè)巨大的拱形橋。汽車沿南北行駛，不斷加速