5.7 生活中的圓周運動

§5.7生活中的圓周運動師：上課，同學們好，請坐。前面我們已經(jīng)學習了圓周運動的有關知識，請同學們先來回顧一個問題。做勻速圓周運動的物體所受的向心力的大小。王浩同學非常積極，請你來說。嗯，王浩同學說F向?2=m-（副板書）王浩同學前面所學的知識非常扎實，同學們要向他r學習。在這個基礎上，今天我們就來探究圓周運動在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?。（板書：?.7生活中的圓周運動）大家有沒有做過火車??？哦，有的同學做過有的同學沒做過。火車轉彎的時候，我們把彎道部分看作是，讀，圓周的一部分。因此,轉彎時實際上火車是在做圓周運動。那做勻速圓周運動的物體具有,對，向心加速度。有沒有同學知道，在這里是什么力讓火車產(chǎn)生向心加速度呢？同學們都非常安靜。既然大家都沒有想法，那我們先來觀察一下車輪有什么樣的特點。大家看，這是一個火車車輪在鐵軌上行駛時的模型（畫圖），車輪有什么樣的特點啊？諛，我們明顯的看到，內(nèi)側有突出的輪緣，它可以使行駛在鐵軌上的火車不會左右晃動，保持平穩(wěn)。可是當火車想要轉彎的時候，仍然可能會發(fā)生脫軌、翻車的事故，這是為什么呢？（板書：一、鐵路彎道問題）我們先來對火車轉彎進行一個受力分析。如果火車的內(nèi)外軌一樣高，轉彎時，火車的受力情況是一一對，火車受到豎直向下的重力和向上的支持力（受力分析）。那誰來提供火車轉彎時的向心力呢？對,火車轉彎時，外側車輪的輪緣會擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，所以說應該是彈力提供火車轉彎時的向心力。（標注彈力）。這種情況下，火車非常容易發(fā)生危險，這是為什么呢？李偉同學非常積極，請你來說。嗯，李偉同學說，火車質(zhì)量太大了，根據(jù)向心力F的公式我們能很直觀的看到，靠這種方法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用F太大,鐵軌和車輪擠壓嚴重，非常容易受損，所以容易發(fā)生事故。回答得非常好，請坐。下面，同學們進一步思考并討論一下，有什么方法能夠減少這種損傷呢？二組討論十分激烈，請二組派代表來說一下你們的討論結果吧。嗯，二組代表說，可以在拐彎時減小火車的速度（板書：vl）。其他組同學有不同意見嗎？埃，三組代表。三組不同意二組的觀點，如果路途較遠，每一個彎道都減速的話，這樣會增加在路上的時間。那還有什么辦法呢？既然大家都沒有想法，那我來給大家提示一下。我們要給火車提供拐彎時的向心力，是不是可以試著讓火車所受的某個力的分力來提供向心力了？哦，我聽到有的同學說讓彎道的外軌設計時略高于內(nèi)側,讓火車所受的支持力的分力來提供向心力。諛，非常好。設計師們設計軌道時，讓外軌高于內(nèi)軌（畫圖），火車拐彎時，它的受力情況是，諛，仍然是豎直向下的重力和垂直于鐵軌的支持力（受力分析），諛，此時支持力并不是豎直向上的了。此時外規(guī)和輪緣還會不會被擠壓呢?諛，當然是存在一定的擠壓，但是此時的彈力很小很小，我們選擇合適的高度，就可以使火車轉彎時所需的向心力幾乎完全由重力G和支持力FN的合力來提供。從這里我們是不是也能看