1、专题5.7 生活中的圆周 运动 第五章 曲线运动 高一物理课件精选（人教版必修2) 铁路的弯道 F 由于该弹力是由轮缘和外轨的挤 压产生的，且由于火车质量很大，故 轮缘和外轨间的相互作用力很大，易 损坏铁轨。 1、内外轨道一样高时 外轨对轮缘的弹力F提供向心力。 外轨内轨 思考:怎样才能使轮缘跟铁轨不相互挤压，又能产生使火车转弯所 需的向心力呢? 外轨内轨 铁路的弯道 FN G 2、外轨高于内轨时 重力G和支持力FN的合力F合提供一部分 向心力。 如果外轨超出内轨的高度适当，可以 使重力G与支持力FN的合力F合刚好等于火 车转弯所需要的向心力。这时，与轮缘不 相互挤压。 G FN F合 例1、
2、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨 道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？ 解：火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道 对火车支持力的合力提供，如图所示： G FN F合 铁路的弯道 铁路的弯道 例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨 道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？ 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？说明理由。 解：如果车的速度大于72km/h火车在转弯时所需的 向心力大于重力和支持力的合力，火车将挤压外轨 ，外轨
3、的弹力、重力和支持力的合力提供向心力。 G FN F外 铁路的弯道 汽车转弯 汽车转弯 例2、一辆汽车m=2.0103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，如 果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩 擦力fm=0.9104N。 解：这辆汽车经过弯路时所需向心力 据题意，最大静摩擦力只为0.9104N，所以汽车会发生事故。 f 例2、一辆汽车m=2.0103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，已 知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=0.9104N，求这辆汽车安全通过弯道的最大 速度？ 解：这辆汽车经过弯路时路面所能提供的最大向心力 汽
4、车转弯 汽车转弯 在汽车赛道上为使汽车能以最快的速度安全通过弯道,赛道的弯 道应该如何修筑? G FN F合 拱型桥 例:质量为m 的汽车以恒定的速率v 通过半径为r的拱桥，如图所示 ，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？ 汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。 质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R 时，汽车通过桥的最高点时对桥的压力？ G FN 当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？ 拱型桥 凹形桥 汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。 质量为m的汽车在凹形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R 时，汽车通过桥的最低点时对桥的压力？ G FN 注意：汽车过凹形桥的速度
5、不宜过大,否则FN过大,汽车可能压 坏 凹型桥或者爆胎。 比较三种桥面受力的情况 N=G 比较三种桥面受力的情况 拱型桥： 凹型桥： 无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。 思维拓展 汽车速度增大 航天器中的失重现象 G FN 航天员处于失重状态 航天员处于完全失重状态 当时0= N F 向心、圆周、离心运动 供 提供物体做圆 周运动的力 需 物体做圆周运 动所需的力 匀速圆周运动 离心运动 向心运动 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 离心运动 应用 1、离心干燥器的金属网笼 利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的 装置 解释： o F，杯底对水有一向下的力的作用，此时水作圆周运 动所
6、需向心力由和重力的合力提供。 当时，F，实际情况杯底不可能给水向上的力，所以，此时 水将会流出杯子。 竖直平面内圆周运动问题 例、用细绳栓着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是: A.小球过最高点时,绳子的张力可以为零 B.小球过最高点时的最小速度为零 C.小球刚好过最高点是的最小速度是 D.小球过最高点时,绳子对小球的作用力 可以与球所受的重力方向相反 T m g O 2、细线连接物体在竖直面上做圆周运动 当时最小最小 竖直平面内圆周运动问题 如图为过山车轨道模型，若要使小球能安全通过圆形轨道，圆 形轨道的半径为r,不计一切摩擦与阻力。小球至少从多高处由静止释 放？ r
7、 H 竖直平面内圆周运动问题 过最高点的最小速度是多大? V=0V=0 当时 G FN 当时 G FN 杆对小球有向下的拉力。 杆对小球有向上的支持力。 当时 3、细杆连接物体在竖直面上做圆周运动 竖直平面内圆周运动问题 竖直平面内圆周运动问题 例、用一轻杆栓着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说 法正确的是: A.小球过最高点时,杆子的张力可以为零 B.小球过最高点时的最小速度为零 C.小球刚好过最高点是的速度是 D.小球过最高点时,杆子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反 R 竖直平面内圆周运动问题 例、长为0.4m的轻杆OA(不计质量),A端插个质量为2.0kg的物体,在 竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为 3m/s,2m/s,1m/s时,求杆对球的作用力的大小各为多少?方向如何?
