匀速圆周运动实例分析ppt课件

1、第五章第五章 第六节第六节 匀速圆周运动的实例分析匀速圆周运动的实例分析F向心力向心力=m 2r F向心力向心力=m rv2 a= 2r=rv2一一.火车转弯问题火车转弯问题考虑：考虑：1 1、当内外轨等高，火车转弯时、当内外轨等高，火车转弯时_ _ 轨对轮缘有侧压力。轨对轮缘有侧压力。2 2、当外轨比内轨高时，火车受几个力，什、当外轨比内轨高时，火车受几个力，什么力提供向心力？么力提供向心力？3 3、什么情况下外轨对轮缘有侧压力？、什么情况下外轨对轮缘有侧压力？4 4、什么情况下内轨对轮缘有侧压力？、什么情况下内轨对轮缘有侧压力？1、火车在平直的轨道上匀速、火车在平直的轨道上匀速行驶时，所受

2、的合力等于零。行驶时，所受的合力等于零。2、火车转弯时，火车做曲线运动，所受的合外力不、火车转弯时，火车做曲线运动，所受的合外力不等于零，合外力又叫向心力，方向指向圆心。等于零，合外力又叫向心力，方向指向圆心。外轨对轮缘的弹外轨对轮缘的弹力就是使火车转力就是使火车转弯的向心力弯的向心力圆心圆心0为了使铁轨不容易损坏，在转弯处使外轨略高于为了使铁轨不容易损坏，在转弯处使外轨略高于内轨，受力图如下，重力和支持力的合力提供了内轨，受力图如下，重力和支持力的合力提供了向心力；这样，外轨就不受轮缘的挤压了。向心力；这样，外轨就不受轮缘的挤压了。 1、当火车速率V=V规定时，重力和支持力合力等于向心力，内

3、、外轨对轮缘没有侧压力。 2、当火车速率V大于V规定时，外轨对轮缘有侧压力 3、当火车速率V小于V规定时，内轨对轮缘有侧压力例例1、铁路转弯处的圆弧半径是、铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是，轨距是1435mm。规定火车通过这里的速度是规定火车通过这里的速度是72km/h，内外轨的高度差应，内外轨的高度差应该是多大才能使外轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这该是多大才能使外轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发，会分别发生什么现象？说明理由。生什么现象？说明理由。GNhd解：火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重解

4、：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，如下图：力和轨道对火车支持力的合力提供，如下图：h是内外轨高度是内外轨高度差，差，d是轨距是轨距grvtgrvmmgtgF22向心力由于a太小，可以近似有：tga=SinadhSintgmrgdvhgrvdh195. 022同理：同理： 汽车转弯做圆周运动时，也需要向心汽车转弯做圆周运动时，也需要向心力，是由地面给的摩擦力提供向心力的，所以力，是由地面给的摩擦力提供向心力的，所以汽车在转弯的地方，路面也是外高内低，靠合汽车在转弯的地方，路面也是外高内低，靠合力提供向心力。力提供向心力。例例2、一辆汽车、一辆汽车m=2.01

5、03kg在水平公路上行驶，经过半在水平公路上行驶，经过半径径r=50m的弯路时，如果车速度的弯路时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会，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不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm= 1.4104N。解：这辆汽车经过弯路时所需向心力解：这辆汽车经过弯路时所需向心力NNrvmF4232106 . 15020102向心力据题意，最大静摩擦力据题意，最大静摩擦力只为只为1.4104N，所以汽，所以汽车会发生事故车会发生事故实例分析实例分析二、汽车过桥二、汽车过桥1、23、注意：向心力和向心加速度的公式虽然是从匀速注意：向心力和向心加速度的

6、公式虽然是从匀速圆周运动得出的，但也适用于变速圆周运动。在圆周运动得出的，但也适用于变速圆周运动。在变速圆周运动中，利用上面的公式变速圆周运动中，利用上面的公式 求质点在圆求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度的大小，必周上某一点的向心力和向心加速度的大小，必须用该点的瞬时速度值。须用该点的瞬时速度值。分析步骤：分析步骤：1、分析汽车的受力情况、分析汽车的受力情况GFN2、找圆心、找圆心圆心圆心03、确定、确定F合即合即F向的来源。向的来源。F向心向心力力4、列方程、列方程F向向=F合合 =G-FNFN=G -rvm2rvm2注意公式中注意公式中V用汽车过桥顶时的瞬时速度用汽车过桥顶时的瞬时

7、速度(一)汽车过凸形桥顶的分析由此知，汽车过桥顶时对桥的压力小于重力，处于失重状态由此知，汽车过桥顶时对桥的压力小于重力，处于失重状态试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？rvmGFN2当当V 越大时，那么越大时，那么 越大，越大，N越越小。小。rvm2当当V增大某一值时，增大某一值时，FN=0，grV 此时：此时：grV 当当汽车飞出去了。汽车飞出去了。分析步骤分析步骤1、分析汽车的受力情况、分析汽车的受力情况GFN2、找圆

8、心、找圆心圆心圆心03、确定、确定F合即合即F向的来源。向的来源。F向心向心力力4、列方程、列方程F向向=F合合 =FN-GFN=G +rvm2rvm2注意公式中注意公式中V用汽车过桥底时的瞬时速度用汽车过桥底时的瞬时速度(二)汽车过凹形桥底的分析由此知，汽车过桥底时的压力大于重力，处于超重状态由此知，汽车过桥底时的压力大于重力，处于超重状态GFN(三三)汽车过水平桥的分析汽车过水平桥的分析受力分析知，由于汽受力分析知，由于汽车在水平面上运动，车在水平面上运动，所以竖直方向受力平所以竖直方向受力平衡，即衡，即FN=G比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况rvmGFN2rvmGFN2FN=G例题例题3、如图所示被一细绳系住的小球质量为、如图所示被一细绳系住的小球质量为50g，小球在水平面内做匀速圆周运动，半径小球在水平面内做匀速圆周运动，半径r=0.2m，小球转数为小球转数为120r/min，求小球受到的向心力的大小，求小球受到的向心力的大小，并回答这一向心力是由什么力提供的。并回答这一向心力是由什么力提供的。 r解：解：n=120r/min=2r/sf=2Hzf24NNrmF6 . 1