勻速圓周運動實例分析ppt課件

1、第五章第五章 第六節(jié)第六節(jié) 勻速圓周運動的實例分析勻速圓周運動的實例分析F向心力向心力=m 2r F向心力向心力=m rv2 a= 2r=rv2一一.火車轉(zhuǎn)彎問題火車轉(zhuǎn)彎問題考慮：考慮：1 1、當內(nèi)外軌等高，火車轉(zhuǎn)彎時、當內(nèi)外軌等高，火車轉(zhuǎn)彎時_ _ 軌對輪緣有側(cè)壓力。軌對輪緣有側(cè)壓力。2 2、當外軌比內(nèi)軌高時，火車受幾個力，什、當外軌比內(nèi)軌高時，火車受幾個力，什么力提供向心力？么力提供向心力？3 3、什么情況下外軌對輪緣有側(cè)壓力？、什么情況下外軌對輪緣有側(cè)壓力？4 4、什么情況下內(nèi)軌對輪緣有側(cè)壓力？、什么情況下內(nèi)軌對輪緣有側(cè)壓力？1、火車在平直的軌道上勻速、火車在平直的軌道上勻速行駛時，所受

2、的合力等于零。行駛時，所受的合力等于零。2、火車轉(zhuǎn)彎時，火車做曲線運動，所受的合外力不、火車轉(zhuǎn)彎時，火車做曲線運動，所受的合外力不等于零，合外力又叫向心力，方向指向圓心。等于零，合外力又叫向心力，方向指向圓心。外軌對輪緣的彈外軌對輪緣的彈力就是使火車轉(zhuǎn)力就是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力彎的向心力圓心圓心0為了使鐵軌不容易損壞，在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于為了使鐵軌不容易損壞，在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，受力圖如下，重力和支持力的合力提供了內(nèi)軌，受力圖如下，重力和支持力的合力提供了向心力；這樣，外軌就不受輪緣的擠壓了。向心力；這樣，外軌就不受輪緣的擠壓了。 1、當火車速率V=V規(guī)定時，重力和支持力合力等于向心力，內(nèi)

3、、外軌對輪緣沒有側(cè)壓力。 2、當火車速率V大于V規(guī)定時，外軌對輪緣有側(cè)壓力 3、當火車速率V小于V規(guī)定時，內(nèi)軌對輪緣有側(cè)壓力例例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是300m，軌距是，軌距是1435mm。規(guī)定火車通過這里的速度是規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，內(nèi)外軌的高度差應，內(nèi)外軌的高度差應該是多大才能使外軌不受輪緣的擠壓？保持內(nèi)外軌的這該是多大才能使外軌不受輪緣的擠壓？保持內(nèi)外軌的這個高度差，如果車的速度大于或小于個高度差，如果車的速度大于或小于72km/h，會分別發(fā)，會分別發(fā)生什么現(xiàn)象？說明理由。生什么現(xiàn)象？說明理由。GNhd解：火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由火車所受的重解

4、：火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由火車所受的重力和軌道對火車支持力的合力提供，如下圖：力和軌道對火車支持力的合力提供，如下圖：h是內(nèi)外軌高度是內(nèi)外軌高度差，差，d是軌距是軌距grvtgrvmmgtgF22向心力由于a太小，可以近似有：tga=SinadhSintgmrgdvhgrvdh195. 022同理：同理： 汽車轉(zhuǎn)彎做圓周運動時，也需要向心汽車轉(zhuǎn)彎做圓周運動時，也需要向心力，是由地面給的摩擦力提供向心力的，所以力，是由地面給的摩擦力提供向心力的，所以汽車在轉(zhuǎn)彎的地方，路面也是外高內(nèi)低，靠合汽車在轉(zhuǎn)彎的地方，路面也是外高內(nèi)低，靠合力提供向心力。力提供向心力。例例2、一輛汽車、一輛汽車m=2.01

5、03kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半在水平公路上行駛，經(jīng)過半徑徑r=50m的彎路時，如果車速度的彎路時，如果車速度v=72km/h，這輛汽車會，這輛汽車會不會發(fā)生事故？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力不會發(fā)生事故？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力fm= 1.4104N。解：這輛汽車經(jīng)過彎路時所需向心力解：這輛汽車經(jīng)過彎路時所需向心力NNrvmF4232106 . 15020102向心力據(jù)題意，最大靜摩擦力據(jù)題意，最大靜摩擦力只為只為1.4104N，所以汽，所以汽車會發(fā)生事故車會發(fā)生事故實例分析實例分析二、汽車過橋二、汽車過橋1、23、注意：向心力和向心加速度的公式雖然是從勻速注意：向心力和向心加速度的

6、公式雖然是從勻速圓周運動得出的，但也適用于變速圓周運動。在圓周運動得出的，但也適用于變速圓周運動。在變速圓周運動中，利用上面的公式變速圓周運動中，利用上面的公式 求質(zhì)點在圓求質(zhì)點在圓周上某一點的向心力和向心加速度的大小，必周上某一點的向心力和向心加速度的大小，必須用該點的瞬時速度值。須用該點的瞬時速度值。分析步驟：分析步驟：1、分析汽車的受力情況、分析汽車的受力情況GFN2、找圓心、找圓心圓心圓心03、確定、確定F合即合即F向的來源。向的來源。F向心向心力力4、列方程、列方程F向向=F合合 =G-FNFN=G -rvm2rvm2注意公式中注意公式中V用汽車過橋頂時的瞬時速度用汽車過橋頂時的瞬時

7、速度(一)汽車過凸形橋頂?shù)姆治鲇纱酥?，汽車過橋頂時對橋的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)由此知，汽車過橋頂時對橋的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)試討論下面情況中，汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力試討論下面情況中，汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力如何變化；當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？如何變化；當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？rvmGFN2當當V 越大時，那么越大時，那么 越大，越大，N越越小。小。rvm2當當V增大某一值時，增大某一值時，F(xiàn)N=0，grV 此時：此時：grV 當當汽車飛出去了。汽車飛出去了。分析步驟分析步驟1、分析汽車的受力情況、分析汽車的受力情況GFN2、找圓

8、心、找圓心圓心圓心03、確定、確定F合即合即F向的來源。向的來源。F向心向心力力4、列方程、列方程F向向=F合合 =FN-GFN=G +rvm2rvm2注意公式中注意公式中V用汽車過橋底時的瞬時速度用汽車過橋底時的瞬時速度(二)汽車過凹形橋底的分析由此知，汽車過橋底時的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)由此知，汽車過橋底時的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)GFN(三三)汽車過水平橋的分析汽車過水平橋的分析受力分析知，由于汽受力分析知，由于汽車在水平面上運動，車在水平面上運動，所以豎直方向受力平所以豎直方向受力平衡，即衡，即FN=G比較三種橋面受力的情況比較三種橋面受力的情況rvmGFN2rvmGFN2FN=G例題例題3、如圖所示被一細繩系住的小球質(zhì)量為、如圖所示被一細繩系住的小球質(zhì)量為50g，小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，半徑小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，半徑r=0.2m，小球轉(zhuǎn)數(shù)為小球轉(zhuǎn)數(shù)為120r/min，求小球受到的向心力的大小，求小球受到的向心力的大小，并回答這一向心力是由什么力提供的。并回答這一向心力是由什么力提供的。 r解：解：n=120r/min=2r/sf=2Hzf24NNrmF6 . 1