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文档简介

§5.7生活中的圆周运动师：上课，同学们好，请坐。前面我们已经学习了圆周运动的有关知识，请同学们先来回顾一个问题。做匀速圆周运动的物体所受的向心力的大小。王浩同学非常积极，请你来说。嗯，王浩同学说F向„2=m-（副板书）王浩同学前面所学的知识非常扎实，同学们要向他r学习。在这个基础上，今天我们就来探究圆周运动在我们日常生活中的应用。（板书：§5.7生活中的圆周运动）大家有没有做过火车啊？哦，有的同学做过有的同学没做过。火车转弯的时候，我们把弯道部分看作是，读，圆周的一部分。因此,转弯时实际上火车是在做圆周运动。那做匀速圆周运动的物体具有,对，向心加速度。有没有同学知道，在这里是什么力让火车产生向心加速度呢？同学们都非常安静。既然大家都没有想法，那我们先来观察一下车轮有什么样的特点。大家看，这是一个火车车轮在铁轨上行驶时的模型（画图），车轮有什么样的特点啊？谀，我们明显的看到，内侧有突出的轮缘，它可以使行驶在铁轨上的火车不会左右晃动，保持平稳。可是当火车想要转弯的时候，仍然可能会发生脱轨、翻车的事故，这是为什么呢？（板书：一、铁路弯道问题）我们先来对火车转弯进行一个受力分析。如果火车的内外轨一样高，转弯时，火车的受力情况是一一对，火车受到竖直向下的重力和向上的支持力（受力分析）。那谁来提供火车转弯时的向心力呢？对,火车转弯时，外侧车轮的轮缘会挤压外轨，使外轨发生弹性形变，所以说应该是弹力提供火车转弯时的向心力。（标注弹力）。这种情况下，火车非常容易发生危险，这是为什么呢？李伟同学非常积极，请你来说。嗯，李伟同学说，火车质量太大了，根据向心力F的公式我们能很直观的看到，靠这种方法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用F太大,铁轨和车轮挤压严重，非常容易受损，所以容易发生事故。回答得非常好，请坐。下面，同学们进一步思考并讨论一下，有什么方法能够减少这种损伤呢？二组讨论十分激烈，请二组派代表来说一下你们的讨论结果吧。嗯，二组代表说，可以在拐弯时减小火车的速度（板书：vl）。其他组同学有不同意见吗？埃，三组代表。三组不同意二组的观点，如果路途较远，每一个弯道都减速的话，这样会增加在路上的时间。那还有什么办法呢？既然大家都没有想法，那我来给大家提示一下。我们要给火车提供拐弯时的向心力，是不是可以试着让火车所受的某个力的分力来提供向心力了？哦，我听到有的同学说让弯道的外轨设计时略高于内侧,让火车所受的支持力的分力来提供向心力。谀，非常好。设计师们设计轨道时，让外轨高于内轨（画图），火车拐弯时，它的受力情况是，谀，仍然是竖直向下的重力和垂直于铁轨的支持力（受力分析），谀，此时支持力并不是竖直向上的了。此时外规和轮缘还会不会被挤压呢?谀，当然是存在一定的挤压，但是此时的弹力很小很小，我们选择合适的高度，就可以使火车转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供。从这里我们是不是也能看

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