勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)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(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)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(wèn)題火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題考慮：考慮：1 1、當(dāng)內(nèi)外軌等高，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)、當(dāng)內(nèi)外軌等高，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)_ _ 軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力。軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力。2 2、當(dāng)外軌比內(nèi)軌高時(shí)，火車受幾個(gè)力，什、當(dāng)外軌比內(nèi)軌高時(shí)，火車受幾個(gè)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(duì)輪緣有側(cè)壓力？、什么情況下外軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力？4 4、什么情況下內(nèi)軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力？、什么情況下內(nèi)軌對(duì)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(shí)，所受

2、的合力等于零。行駛時(shí)，所受的合力等于零。2、火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車做曲線運(yùn)動(dòng)，所受的合外力不、火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車做曲線運(yùn)動(dòng)，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(duì)輪緣的彈外軌對(duì)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(dāng)火車速率V=V規(guī)定時(shí)，重力和支持力合力等于向心力，內(nèi)

3、、外軌對(duì)輪緣沒有側(cè)壓力。 2、當(dāng)火車速率V大于V規(guī)定時(shí)，外軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力 3、當(dāng)火車速率V小于V規(guī)定時(shí)，內(nèi)軌對(duì)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(guò)這里的速度是規(guī)定火車通過(guò)這里的速度是72km/h，內(nèi)外軌的高度差應(yīng)，內(nèi)外軌的高度差應(yīng)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(gè)高度差，如果車的速度大于或小于個(gè)高度差，如果車的速度大于或小于72km/h，會(huì)分別發(fā)，會(huì)分別發(fā)生什么現(xiàn)象？說(shuō)明理由。生什么現(xiàn)象？說(shuō)明理由。GNhd解：火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力由火車所受的重解

4、：火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力由火車所受的重力和軌道對(duì)火車支持力的合力提供，如下圖：力和軌道對(duì)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(yùn)動(dòng)時(shí)，也需要向心汽車轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(guò)半在水平公路上行駛，經(jīng)過(guò)半徑徑r=50m的彎路時(shí)，如果車速度的彎路時(shí)，如果車速度v=72km/h，這輛汽車會(huì)，這輛汽車會(huì)不會(huì)發(fā)生事故？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力不會(huì)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(guò)彎路時(shí)所需向心力解：這輛汽車經(jīng)過(guò)彎路時(shí)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(huì)發(fā)生事故車會(huì)發(fā)生事故實(shí)例分析實(shí)例分析二、汽車過(guò)橋二、汽車過(guò)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(yùn)動(dòng)得出的，但也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)。在圓周運(yùn)動(dòng)得出的，但也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)。在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，利用上面的公式變速圓周運(yùn)動(dòng)中，利用上面的公式 求質(zhì)點(diǎn)在圓求質(zhì)點(diǎn)在圓周上某一點(diǎn)的向心力和向心加速度的大小，必周上某一點(diǎn)的向心力和向心加速度的大小，必須用該點(diǎn)的瞬時(shí)速度值。須用該點(diǎn)的瞬時(shí)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(lái)源。向的來(lái)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(guò)橋頂時(shí)的瞬時(shí)速度用汽車過(guò)橋頂時(shí)的瞬時(shí)

7、速度(一)汽車過(guò)凸形橋頂?shù)姆治鲇纱酥?，汽車過(guò)橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)由此知，汽車過(guò)橋頂時(shí)對(duì)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(duì)橋的壓力試討論下面情況中，汽車行駛的速度越大，汽車對(duì)橋的壓力如何變化；當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí)，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？如何變化；當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí)，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？rvmGFN2當(dāng)當(dāng)V 越大時(shí)，那么越大時(shí)，那么 越大，越大，N越越小。小。rvm2當(dāng)當(dāng)V增大某一值時(shí)，增大某一值時(shí)，F(xiàn)N=0，grV 此時(shí)：此時(shí)：grV 當(dāng)當(dāng)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(lái)源。向的來(lái)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(guò)橋底時(shí)的瞬時(shí)速度用汽車過(guò)橋底時(shí)的瞬時(shí)速度(二)汽車過(guò)凹形橋底的分析由此知，汽車過(guò)橋底時(shí)的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)由此知，汽車過(guò)橋底時(shí)的壓力大于重力，處于超重狀態(tài)GFN(三三)汽車過(guò)水平橋的分析汽車過(guò)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(yùn)動(dòng)，車在水平面上運(yùn)動(dòng)，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(xì)繩系住的小球質(zhì)量為、如圖所示被一細(xì)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(yùn)動(dòng)，半徑小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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