6.4+生活中的圓周運(yùn)動+課件+【高效課堂精研】高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

6.4生活中的圓周運(yùn)動

人教版

高中物理必修二火車轉(zhuǎn)彎02“空杯起球”實(shí)驗(yàn)01汽車轉(zhuǎn)彎03汽車過拱形橋04空杯起球?qū)嶒?yàn)PART01“空杯起球”實(shí)驗(yàn)展示引入課堂火車轉(zhuǎn)彎PART02如果你自己就是工程師，能否讓火車運(yùn)行的更加安全

問題1：作為工程師的我們，首先思考一下，火車在轉(zhuǎn)彎的過程中做的是什么運(yùn)動？做這種運(yùn)動的條件是什么呢？問題與思考勻速圓周運(yùn)動條件：物體所受合力充當(dāng)圓周運(yùn)動所需的向心力。

問題2：請工程師們討論一下，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎處的鐵軌時(shí)，先從力學(xué)的角度考慮提供，還是先從運(yùn)動學(xué)的角度考慮需要呢？問題與思考

問題2：請工程師們討論一下，在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎處的鐵軌時(shí)，先從力學(xué)的角度考慮提供，還是先從運(yùn)動學(xué)的角度考慮需要呢？問題與思考

對于鐵路的彎道，火車的行駛手冊中對轉(zhuǎn)彎的半徑和運(yùn)行的速度都有明確的要求，因此，先從運(yùn)動學(xué)的角度考慮，其需要的向心力是確定的。

問題3：請各位工程師結(jié)合桌面上模型分析一下，如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車轉(zhuǎn)彎過程中需要的向心力由誰來提供？問題與思考輪緣問題與思考

問題3：請各位工程師結(jié)合桌面上模型分析一下，如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車轉(zhuǎn)彎過程中需要的向心力由誰來提供？問題與思考GFNF外軌對輪緣的彈力F提供向心力F=F向火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大。問題與思考

問題4：基于鐵軌耐正壓不耐側(cè)壓的特性，請工程師們思考應(yīng)該如何改進(jìn)，并說明這樣做的好處是什么？傾斜

外軌略高于內(nèi)軌減小側(cè)向彈力θFNGO問題與思考

問題5：請工程師們思考火車抬高的角度是任意的嗎？如果不是，外軌抬高的角度與什么有關(guān)呢？試通過計(jì)算說明。OGFNF合θθF合＝mgtanθ火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力Fn=

m

v2Rtanθ=

v2gR問題與思考

問題6：對于已經(jīng)墊高適當(dāng)角度的鐵軌，若司機(jī)不按照規(guī)定的速度行駛，請工程師們討論一下，從供需關(guān)系的角度分析，猜想火車會擠壓哪一側(cè)的軌道？

當(dāng)v＜gRtanθ

：

當(dāng)v＞gRtanθ

：速度過大時(shí)，輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力速度過小時(shí)，輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力

中國高鐵高速發(fā)展，高鐵建設(shè)里程近四萬公里

試分析，高速列車若仍用原火車原線路運(yùn)行，有風(fēng)險(xiǎn)嗎？汽車轉(zhuǎn)彎PART03OmgFNFf問題與思考01汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來源:汽車側(cè)向所受的靜摩擦力。OmgFNFf當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎的半徑一定時(shí),汽車的速度v越大,所需的向心力也越大,靜摩擦力也越大,當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力時(shí):向心力來源02由此可見:當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個安全通過的最大速度,如果超過了這個速度,汽車將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。改進(jìn)措施:1.增大轉(zhuǎn)彎半徑2.增加路面的粗糙程度3.最重要的一點(diǎn):司機(jī)應(yīng)該減速慢行4.增加路面高度差——外高內(nèi)低問題與思考03高速路和賽道轉(zhuǎn)彎處修成傾斜的，外高內(nèi)低。NFnmg汽車轉(zhuǎn)彎汽車過拱形橋PART0424問題1：汽車過拱形橋時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，車對拱形橋的壓力怎樣？mgFNv2Rmg－FN＝m汽車對橋的壓力小于其所受重力，即處于失重狀態(tài)F壓

＜mg問題與探究01v2Rmg＝m當(dāng)FN

=0

時(shí)，汽車脫離橋面，做平拋運(yùn)動，汽車及其中的物體處于完全失重狀態(tài)。FN＝0

時(shí)，汽車的速度為多大？v2RFN

＝mg－m問題2：汽車過拱形橋時(shí)，運(yùn)動速度變大，車對拱橋的壓力如何變化？mgFN問題與探究01演示實(shí)驗(yàn)

利用自制教具“凹凸橋演示器”進(jìn)行驗(yàn)證，增大小球速度使得從橋面飛離做平拋運(yùn)動的現(xiàn)象。

地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑