火車轉(zhuǎn)彎問題

1、生活中的圓周運(yùn)動生活中的圓周運(yùn)動 -火車、汽車轉(zhuǎn)彎問題火車、汽車轉(zhuǎn)彎問題火車轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎汽車轉(zhuǎn)彎汽車轉(zhuǎn)彎實(shí)例研究實(shí)例研究1 1火車轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎1、火車轉(zhuǎn)彎處的軌道不是、火車轉(zhuǎn)彎處的軌道不是“內(nèi)外軌道一樣高內(nèi)外軌道一樣高”的水平狀態(tài)，而是的水平狀態(tài)，而是“外高內(nèi)低外高內(nèi)低”的傾斜狀態(tài)，的傾斜狀態(tài)，這是為什么呢？這是為什么呢？ （1）認(rèn)識火車的）認(rèn)識火車的“車輪車輪”： 內(nèi)軌道內(nèi)軌道外軌道外軌道輪緣輪緣外輪外輪內(nèi)輪內(nèi)輪輪緣輪緣外側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)（2）若）若，有什么不妥？火車轉(zhuǎn)，有什么不妥？火車轉(zhuǎn)彎時可視為勻速圓周運(yùn)動彎時可視為勻速圓周運(yùn)動 圓心圓心O用夸張用夸張方法畫方法畫出輪子位置：出輪子位置：分

2、開的！分開的！NGF外外受力分析受力分析NGRvmF2外（2）若）若，有什么不妥？，有什么不妥？ RvmF2外火車質(zhì)量很大，若僅靠外軌火車質(zhì)量很大，若僅靠外軌道對它的壓力提供向心力，道對它的壓力提供向心力，則則軌道很容易變形（壓壞）！軌道很容易變形（壓壞）！F外外NG2、做成、做成“外高內(nèi)低外高內(nèi)低”的傾斜狀態(tài)，能更好地保的傾斜狀態(tài)，能更好地保護(hù)軌道。護(hù)軌道。圓心圓心O請大概標(biāo)出火車圓周運(yùn)動的圓心請大概標(biāo)出火車圓周運(yùn)動的圓心O的位置！的位置！3、火車在外高內(nèi)低的軌道轉(zhuǎn)彎時，、火車在外高內(nèi)低的軌道轉(zhuǎn)彎時，位于內(nèi)外軌道的位于內(nèi)外軌道的正中間正中間請用請用夸張夸張方法畫出方法畫出輪子位置輪子位置均分

3、開的！均分開的！（1）要想使輪緣與內(nèi)外軌道間均無相互擠壓，）要想使輪緣與內(nèi)外軌道間均無相互擠壓，轉(zhuǎn)彎速度應(yīng)滿足什么條件？轉(zhuǎn)彎速度應(yīng)滿足什么條件？GNFNGrvmF2向rvmmg2tantangrv 3、火車在外高內(nèi)低的軌道轉(zhuǎn)彎時，、火車在外高內(nèi)低的軌道轉(zhuǎn)彎時，（1）要想使輪緣與內(nèi)外軌道間均無相互擠壓，）要想使輪緣與內(nèi)外軌道間均無相互擠壓，轉(zhuǎn)彎速度應(yīng)滿足什么條件？轉(zhuǎn)彎速度應(yīng)滿足什么條件？，grv時tan) 1 (輪緣與內(nèi)、外軌道之間均無擠壓輪緣與內(nèi)、外軌道之間均無擠壓FNFnLhmg火車實(shí)際受力情景：火車實(shí)際受力情景：V= gR tan當(dāng)當(dāng)很小時：很小時：tan sinLgRhV （2）當(dāng)速度）

4、當(dāng)速度大于大于這一理想值時（這一理想值時（ ），），輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？速度過大，速度過大，靠外軌道靠外軌道分開的！分開的！請用請用夸張夸張方法畫出方法畫出輪子位置輪子位置tangrvGNFNGF外外rvmF2向，grv時tan)2(外外軌道對輪緣產(chǎn)生壓力軌道對輪緣產(chǎn)生壓力（2）當(dāng)速度）當(dāng)速度大于大于這一理想值時（這一理想值時（ ），），輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？tangrv請用請用夸張夸張方法畫出方法畫出輪子位置輪子位置速度過小，速度過小，靠內(nèi)軌道靠內(nèi)軌道分開的！分開的?。?）當(dāng)速度）當(dāng)速度小于小于這一理想值時

5、（這一理想值時（ ），），輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？tangrvGNFNGF內(nèi)內(nèi)rvmF2向，grv時tan)3(內(nèi)內(nèi)軌道對輪緣產(chǎn)生壓力軌道對輪緣產(chǎn)生壓力（3）當(dāng)速度）當(dāng)速度小于小于這一理想值時（這一理想值時（ ），），輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？輪緣與內(nèi)軌還是外軌間有相互擠壓？tangrv，grv時tan) 1 (輪緣與內(nèi)、外軌道之間均無擠壓輪緣與內(nèi)、外軌道之間均無擠壓，grv時tan)2(外外軌道對輪緣產(chǎn)生壓力軌道對輪緣產(chǎn)生壓力，grv時tan)3(內(nèi)內(nèi)軌道對輪緣產(chǎn)生壓力軌道對輪緣產(chǎn)生壓力綜上所述，為保護(hù)軌道，火車轉(zhuǎn)彎時的速度應(yīng)綜上所述，為保護(hù)軌道

6、，火車轉(zhuǎn)彎時的速度應(yīng)盡可能控制在盡可能控制在_左右！左右！小結(jié)：小結(jié)：火車在外高內(nèi)低的軌道轉(zhuǎn)彎時，若：火車在外高內(nèi)低的軌道轉(zhuǎn)彎時，若：tangr4 4、若火車車輪無輪緣，火車速度過大或過小、若火車車輪無輪緣，火車速度過大或過小時將發(fā)生什么現(xiàn)象？時將發(fā)生什么現(xiàn)象？過大時過大時：火車向：火車向_運(yùn)動運(yùn)動離心離心向心向心過小時過小時：火車向：火車向_運(yùn)動運(yùn)動外側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)實(shí)例研究實(shí)例研究2 2汽車轉(zhuǎn)彎汽車轉(zhuǎn)彎 內(nèi)軌受內(nèi)軌受壓磨損壓磨損內(nèi)軌內(nèi)軌對內(nèi)輪對內(nèi)輪緣有彈力緣有彈力2 2、當(dāng)、當(dāng)V VV V限限時時外軌外軌對外輪對外輪緣有彈力緣有彈力1 1、當(dāng)、當(dāng)V VV V限限時時離心趨勢離心趨勢近心趨勢近

7、心趨勢總結(jié)：總結(jié)：外軌受外軌受壓磨損壓磨損 規(guī)定路段，限定速度！規(guī)定路段，限定速度！ - -對司機(jī)的要求對司機(jī)的要求LgRhV限限RVmf2靜GNrvmf2靜gRv rvmmg2若汽車速度過大，所需要的向心力過大，若汽車速度過大，所需要的向心力過大，最大靜摩擦力不足以提供向心力最大靜摩擦力不足以提供向心力,即即:RVmf2靜可知可知: :在彎道半徑一定時在彎道半徑一定時, ,汽車速度汽車速度越大越大, ,所需要的向心力越大，所需要的向心力越大，rvmf2max汽車將向外側(cè)運(yùn)動汽車將向外側(cè)運(yùn)動離心離心練習(xí)練習(xí)1:1: 火車轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動，如果外軌和內(nèi)軌一樣高，火車能勻速火車轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動，如果外軌和內(nèi)軌一樣高，火車能勻速通過彎道做圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是（通過彎道做圓周運(yùn)動，下列說法中正確的是（ ) )A.A.火車通過彎道向心力的來源是外軌的水平彈力，所以外軌容易火車通過彎道向心力的來源是外軌的水平彈力，所以外軌容易磨損磨損B.B.火車通過彎道向心力的來源是內(nèi)軌的水平彈力，所以內(nèi)軌容易火車