第五章曲线运动 第七节生活中的圆周运动
第五章 曲线运动 第七节 生活中的圆周运动
学习自主化·目标明晰化 课程学习目标 L能定性分析火车轨道拐弯处外轨比内轨高的原因。 2能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的 压力问题 3知道航天器中失重现象的本质。 4知道离心运动及其产生的条件,了解离心运动的应用 和防止。 5会用牛顿第二定律分析圆周运动。 6进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所 起的作用
1.能定性分析火车轨道拐弯处外轨比内轨高的原因。 2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的 压力问题。 3.知道航天器中失重现象的本质。 4.知道离心运动及其产生的条件,了解离心运动的应用 和防止。 5.会用牛顿第二定律分析圆周运动。 6.进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所 起的作用
知识体系梳理 1火车在弯道上运动时实际做圆周运动,因而具有向心加速度, 由于其质量巨大,需要很大的向心力。若内、外轨一样高,火车 做圆周运动的向心力是由外轨对轮缘的弹力提供的,由于火车 质量太大,靠这种方法得到向心力极易使铁轨和车轮受损。在 修筑铁路时要根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度, 适当选择内、外轨的高度差使转弯时所需的向心力几 完全由重力G和支持力F的合力来提供。这样就减轻了轮缘 与轨道的挤压
1.火车在弯道上运动时实际做 ,因而具有向心加速度, 由于其质量巨大,需要很大的向心力。若内、外轨一样高,火车 做圆周运动的向心力是由 提供的,由于火车 质量太大,靠这种方法得到向心力极易使铁轨和车轮受损。在 修筑铁路时,要根据转弯处 和规定的 , 适当选择内、外轨的 ,使转弯时所需的 几乎 完全由重力G和 的合力F来提供。这样就减轻了轮缘 与轨道的挤压。 外轨对轮缘的弹力 圆周运动 轨道的半径 行驶速度 高度差 向心力 支持力FN
2汽车在拱形桥上行驶到最高点时的向心力是 由重力和支持力的合力提供的方向竖直向下, 此时汽车对桥的压力F小于G汽车行驶到最高 点的速度越大,F就越小 3汽车在凹形桥上行驶通过桥最低点的向心力 是由支持力和重力的合力提供的,方 向_竖直向上,此时汽车对桥的压力F大于G
2.汽车在拱形桥上行驶到最高点时的向心力是 由 提供的,方向 , 此时汽车对桥的压力FN 小于G,汽车行驶到最高 点的速度越大,FNˊ就越 。 3.汽车在凹形桥上行驶通过桥最低点的向心力 是由 提供的,方 向 ,此时汽车对桥的压力FN 大于G。 重力和支持力的合力 竖直向下 小 支持力和重力的合力 竖直向上
4航天员随宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,向心力是由 万有引力和支持力的合力提供的;当飞船的飞行速度 v=√gR时,航天员对座舱的压力FN=0,此时航天员 处于完全失重状态。 5离心运动有很多应用离心干燥器就是利用 离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置。 6在水平公路上行驶的汽车,转弯时所需的向心力是由 车轮与路面间的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大, 所需向心力将大于最大静摩擦力m汽车将做离心运 动而造成交通事故。因此在公路弯道处车辆行驶不允并 超过规定的速度
4.航天员随宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,向心力是由 提供的;当飞船的飞行速度 v= 时,航天员对座舱的压力FNˊ =0,此时航天员 处于 状态。 5.离心运动有很多应用,离心干燥器就是利用 的装置。 6.在水平公路上行驶的汽车,转弯时所需的向心力是由 提供的。如果转弯时速度过大, 所需向心力F将大于 ,汽车将做离心运 动 而造成交通事故。因此,在公路弯道处,车辆行驶不允许 超过 。 离心运动把附着在物体上的水分甩掉 完全失重 车轮与路面间的静摩擦力 最大静摩擦力Fmax 规定的速度 万有引力和支持力的合力 𝒈𝑹
1火车车轮和铁轨是如何保持不脱轨的? 解答:车轮内侧有突出的轮缘,即“卡内不卡外”。 2汽车在起伏的路面行驶时容易飞离地面这种情况是出现在 凹形路面上还是凸形路面上? 解答:凸形路面。 3做离心运动的物体是因为受到了“离心”的作用吗? 解答:不是
1.火车车轮和铁轨是如何保持不脱轨的? 解答:车轮内侧有突出的轮缘,即“卡内不卡外” 。 2.汽车在起伏的路面行驶时容易飞离地面,这种情况是出现在 凹形路面上还是凸形路面上? 解答:凸形路面。 3.做离心运动的物体是因为受到了“离心”的作用吗? 解答:不是
重点难点探究 主题1:铁路的弯道 问题:观察铁路的直道和弯道可以发现直道的两轨是等高的弯 道两轨是不等高的(外高内低) 外高 内低
主题1:铁路的弯道 问题:观察铁路的直道和弯道可以发现直道的两轨是等高的,弯 道两轨是不等高的(外高内低)
(1)火车在平直轨道上匀速行驶时受几个力作用?这几个力的合 力是多大? (2)假设火车在水平轨道上转弯谁来提供火车做圆周运动的向心 力?这样设计的危害是什么? (3)火车在倾斜的弯道上通过时都规定了最佳行驶速度(v,.定 这个速度是要达到什么目的?当火车的实际速度v或vm时(设 火车依然正常行驶内、外轨对火车的挤压作用是怎样的呢
(1)火车在平直轨道上匀速行驶时受几个力作用?这几个力的合 力是多大? (2)假设火车在水平轨道上转弯,谁来提供火车做圆周运动的向心 力? 这样设计的危害是什么? (3)火车在倾斜的弯道上通过时都规定了最佳行驶速度(v0 ),规定 这个速度是要达到什么目的?当火车的实际速度v>v0或v<v0时(设 火车依然正常行驶),内、外轨对火车的挤压作用是怎样的呢?
解答:(1)火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力。这四个力 的合力为零,其中重力和支持力是一对平衡力牵引力和摩擦 力是一对平衡力。 (2)由外轨对轮缘挤压的弹力提供。由于火车质量、速度比较 大,故所需向心力也很大,因此轮缘和铁轨之间的挤压作用力 将很大,导致的后果是铁轨容易损坏轮缘也容易损坏。 F
解答:(1)火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力。这四个力 的合力为零,其中重力和支持力是一对平衡力,牵引力和摩擦 力是一对平衡力。 (2)由外轨对轮缘挤压的弹力提供。由于火车质量、速度比较 大,故所需向心力也很大,因此,轮缘和铁轨之间的挤压作用力 将很大,导致的后果是铁轨容易损坏,轮缘也容易损坏
(3)火车在倾斜的弯道上通过时都规定了最佳行驶速度(vo 此时火车受到的重力和支持力的合力(水平指向圆心,内、 外轨对火车无挤压作用,其受力情况如图所示。当吵>v时,外 轨对轮缘有侧压力;当v<v时,内轨对轮缘有侧压力
(3)火车在倾斜的弯道上通过时都规定了最佳行驶速度(v0 ), 此时火车受到的重力和支持力的合力(水平)指向圆心,内、 外轨对火车无挤压作用,其受力情况如图所示。当v>v0时,外 轨对轮缘有侧压力;当v<v0时,内轨对轮缘有侧压力