6.4 生活中的圆周运动（含视频）（教学课件）高中物理人教版（2019）必修第二册.pptxVIP

第六章圆周运动6.4生活中的圆周运动

复习回顾：1、什么叫向心加速度？2、向心加速度的方向和物理意义？3、向心加速度的性质？4、向心加速度的六个公式？5、一般的圆周运动的加速度指向圆心吗？6、一般的圆周运动的向心加速度指向圆心吗？7、如何从加速度的定义式推导向心加速度？

在铁路转弯处，稍微留意一下，就能发现，内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？圆周运动是一中常见的运动形式，在生活中具有广泛的应用，今天我们就讲一下生活中常见的几种圆周运动！

一、火车转弯

外轨内轨GFNF所需向心力由什么力提供？外轨对轮缘的弹力当内外轨道等高时转弯火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。挤压的后果会怎样?

措施：铁路的弯道——外轨高于内轨

温故知新1、轮缘不受力时速度（理想速度）：OGFNF合θθF合＝mgtanθ轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？火车转弯时所需的向心力Fn=mv2Rv＝gRtanθ若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？

GFnNhLθθR此为火车转弯时的安全速度h、R越大,火车转弯越安全θ很小时,sinθ=tanθ此时轮缘与铁轨无弹力作用θθ

温故知新2、当火车的速度不等于理想速度时②当v＜gRtanθ：①当v＞gRtanθ：GFNθ轮缘受到外轨向内的弹力GFNθFF轮缘受到内轨向外的弹力

汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?OmgFNFf二、汽车（摩托车）转弯

汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。OmgFNFf当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:

OmgFNFf由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。2、改进措施:(1)增大转弯半径(2)增加路面的粗糙程度(3)最重要的一点:司机应该减速慢行!(4)增加路面高度差——外高内低1、汽车在水平路面上转弯时的最大速度

飞机转弯:类似于火车转弯GFFn

铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是1.435m，规定火车通过这里的速度是72km/h，内外轨的高度差应该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？(g＝9.8m/s2)说明理由。典题1解析：火车在转弯时所需的向心力在“临界”状况时由火车所受的重力和轨道对火车的支持力的合力提供。如图所示，图中h为内外轨高度差，L为轨距。

?C?典题2

如图所示，在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时火车的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在平面的倾角为θ，则下列说法不正确的是A.该弯道的半径r＝B.当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变C.当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压D.当火车以规定的行驶速度转弯时，向心加速度大小为an＝gtanθC典题3典题3

典例4C

生活中为什么我们经常见到凸桥，很少见到凹桥，相比之下凸桥有哪些优点呢？凸桥可以让更大的船只通过，利于通航。发洪水的时候，凸桥在相同的时间内可以流过更多的水，利于泄洪。更加坚固、美观……黄石长江大桥泸定桥三、汽车过拱形桥

问题1：汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？F压＝FN＝mg

问题2：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？v2Rmg－FN＝mv2RFN＝mg－mv2RF压＝FN＝mg－m汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重FN＜mg

v2Rmg＝m当FN=0时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。FN＝0时，汽车的速度为多大？v2RFN＝mg－m问题3：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？临界速度

总结：重力及支持力沿半径方向的合力提供向心力。若汽车的速度过大，将会离开桥面做斜抛运动。若汽车即将离开桥面时，则有FN=0，故若汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，如何分析汽车的运动情况呢？θv2Rmgcosθ－FN＝mv2RFN＝mgcosθ－mv2RF压＝FN＝mgcosθ－mFN＜mg(失重)v＝gRcosθ可知：桥面所受的压力与夹角θ、车速v都有关；故汽车过凸形桥时，汽车对桥的压力总小于重力。

问题4：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹形桥的压力又怎样？v2RFN＝mg+mv2RF压＝FN＝mg+mv2RFN－mg＝m汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？FN＞mg

汽车对桥的压力大于汽车的重力