68第八節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

1、第第六六章章 曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)第第八八節(jié)節(jié) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)回顧 物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力有何共同點(diǎn) 物體要受到指向圓心的向心力 向心力的特點(diǎn) 方向：總是指向圓心 大?。簉vmFn2分析做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力情況OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mgFrvm2“供需供需”平衡平衡 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力向心力公式的理解=從從“供供” “需需”兩方面兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體賽道的設(shè)計(jì)實(shí)例研究1火車(chē)過(guò)彎 火車(chē)以半徑R= 300 m在水平軌道上轉(zhuǎn)彎，火車(chē)質(zhì)量為8105kg，速度為30m/s。鐵軌與輪之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=

2、0.25。OmgFNFfRvmFf2 設(shè)向心力由軌道指向圓心的靜摩擦力提供 代入數(shù)據(jù)可得： Ff=2.4106N但軌道提供的靜摩擦力最大值：Ff靜m=mg=1.96106N“供需供需”不平衡，如何解決？不平衡，如何解決？研究與討論1、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案讓火車(chē)沿軌道安全通過(guò)彎道？實(shí)際火車(chē)與軌道設(shè)計(jì)中，實(shí)際火車(chē)與軌道設(shè)計(jì)中，利用輪緣可增加小部分的向心力；利用輪緣可增加小部分的向心力；墊高外軌可增加較多的向心力。墊高外軌可增加較多的向心力。2、最佳方案 火車(chē)以半徑R= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車(chē)質(zhì)量為8105kg ，速度為30m/s，火車(chē)軌距l(xiāng)=1.4 m，要使火車(chē)通過(guò)彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力，軌道應(yīng)該墊

3、的高度h？（較小時(shí)tan=sin）FNmgFhtanmgFsinlhRvmF2由力的關(guān)系得：由向心力公式得：由幾何關(guān)系得：解：Rglvh2=0.14m研究與討論3、若火車(chē)速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣？外側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)F過(guò)大時(shí)：外側(cè)軌道與輪之間有彈力過(guò)小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力需要輪緣提供額外的彈力滿足向心力的需求FNFN4、若火車(chē)車(chē)輪無(wú)輪緣，火車(chē)速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)將向哪側(cè)運(yùn)動(dòng)？過(guò)大時(shí)：火車(chē)向外側(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)小時(shí)：火車(chē)向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)FNmg離心向心向心、圓周、離心運(yùn)動(dòng)“供”“需”是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng)供提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力需物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力F=rvm2勻速圓周運(yùn)動(dòng)Frvm2向心運(yùn)動(dòng)列車(chē)速度過(guò)快

4、，造成翻車(chē)事故實(shí)例研究2過(guò)拱橋1、汽車(chē)過(guò)拱橋是豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的典型代表2、研究方法與水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)相同比較在兩種不同橋面，橋面受力的情況，設(shè)車(chē)質(zhì)量為m，橋面半徑為R，此時(shí)速度為v。mgRvmmgFN2mgRvmmgFN2GFNGFN失重超重aa最高點(diǎn)最低點(diǎn)研究與討論1、若速度過(guò)快，汽車(chē)做何種運(yùn)動(dòng)？提供的向心力不足，做離心運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)橋面做平拋運(yùn)動(dòng)2、有無(wú)可能做這樣的運(yùn)動(dòng)？若可能應(yīng)滿足怎樣的條件？GFNgrvFrvmmgFNN02研究圓周運(yùn)動(dòng)的要點(diǎn) 從“供”“需”兩方面來(lái)進(jìn)行研究 “供”分析物體受力，求沿半徑方向的合外力 “需”確定物體軌道，定圓心、找半徑、用公式，求出所需向心力 “供”“需”

5、平衡做圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)1 電影片斷中的問(wèn)題 在頭文字D中，周杰倫飾演的角色是如何超過(guò)前面的賽車(chē)？請(qǐng)用今天所學(xué)的知識(shí)解釋。練習(xí)2 飛車(chē)走壁 摩托車(chē)飛車(chē)走壁，請(qǐng)分析受力情況，解釋現(xiàn)象練習(xí)3如圖為過(guò)山車(chē)軌道的一部分，若要使車(chē)廂能安全通過(guò)圓形軌道，車(chē)廂應(yīng)從多高處釋放？不計(jì)一切摩擦與阻力。Rh？實(shí)際火車(chē)車(chē)輪與鐵軌模型2、優(yōu)點(diǎn) 1、做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力由哪些力提供？ 摩擦力、輪緣與鐵軌間的彈力的合力提供F1FfF1Ff3、缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)輪緣與鐵軌有擠壓，車(chē)輪與鐵軌都有磨損墊高外軌 利用支持力的分力提供一部分向心力，達(dá)到“供需”平衡。2、優(yōu)點(diǎn) 1、做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力由哪些力提供？3、缺點(diǎn)可以減少對(duì)摩擦力的需要需要改造鐵路，設(shè)計(jì)施工難度大討論3、若汽車(chē)沿圓弧橋面從頂端下滑，分析汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。R分析：由物體重力及支持力沿半徑