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生活中的圓周運(yùn)動(dòng)
一 、 汽車轉(zhuǎn)彎
問題1:汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)為什么會(huì)有限速，特別是雨雪天氣？
模型一：質(zhì)點(diǎn)
模型二：水平圓周運(yùn)動(dòng)模型
f靜
f靜
汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎的向心力由哪個(gè)力提供？
(限速)
二 、 火車轉(zhuǎn)彎
問題2:火車與鐵軌間摩擦相對(duì)來講比較小，不能像汽車轉(zhuǎn)彎一樣提供其轉(zhuǎn)彎所需要的向心力，
那么火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎么解決它所需要的向心力問題？
火車軌道的特殊性
1、水平彎道
弊端分析：
火車質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用力太大，
鐵軌和車輪極易受損
由外側(cè)軌道對(duì)車輪輪緣的擠壓力提供
G
列車速度過快，造成翻車事故
h
如圖，斜面軌道傾角為θ，轉(zhuǎn)彎半徑r，要使車輪對(duì)內(nèi)外軌都無壓力,質(zhì)量為m的火車運(yùn)行的速率應(yīng)該多大
當(dāng)火車行駛速率v>v0時(shí)
當(dāng)火車行駛速率vFN′
外軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力
內(nèi)軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力
汽車質(zhì)量為m，通過橋最高點(diǎn)速度為v，橋半徑為R，則在最高點(diǎn)汽車對(duì)橋的壓力為多大？
由牛頓第三定律得
FN ＜mg
若汽車通過拱橋的速度增大，會(huì)出現(xiàn)什么情況？
拱形橋
汽車質(zhì)量為m，通過路面最低點(diǎn)速度為v，橋半徑為R，則在最低點(diǎn)汽車對(duì)路面的壓力為多大？
F合＝FN－mg
v2
R
∴ FN ＝mg + m
由牛頓第三定律得
v2
R
F壓＝FN ＝mg + m
v2
R
∴ FN－mg＝m
FN ＞mg
FN
mg
Fn= m
v2
R
凹形路面
例題：一輛汽車在丘陵地勻速行駛，地形如圖所示，由于輪胎老舊，
途中爆胎，爆胎最可能發(fā)生在哪個(gè)地段？（）
A、a處 B、b處 C、c處 D、d處
D
思考與討論
航天器中的失重現(xiàn)象
1．航天器在近地軌道的運(yùn)動(dòng)
(1)對(duì)航天器，在近地軌道可認(rèn)為地球的萬有引力等于其重力，重力充當(dāng)向心力，滿足的關(guān)系為
(2)對(duì)航天員，由重力和座椅的支持力提供向心力，滿足的關(guān)系為mg－FN ，由以上兩式可得FN＝0，航天員處于完全失重狀態(tài)，對(duì)座椅壓力為零．
(3)航天器內(nèi)的任何物體之間均沒有壓力．
O
F合 = mω2r，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
F合＜mω2r ，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)
F 合= 0 ，物體沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心
1、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。
2、條件：
0 ≤F合＜mω2r
供<需
離心運(yùn)動(dòng)
離心脫水高速砂輪限速離心甩干●離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用制作棉花糖二.拱形橋1.汽車過拱形橋時(shí),對(duì)橋面的壓力與重力比較2.圓周運(yùn)動(dòng)中的超重、失重情況．三.航天器中的失重現(xiàn)象重力提供自身做圓周運(yùn)動(dòng)向心力四.離心運(yùn)動(dòng)1.離心現(xiàn)象的分析與討論．2.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止．課堂小結(jié)火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定:v過大時(shí):外側(cè)軌道與輪之間有彈力v過小時(shí):內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力一.轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車運(yùn)行速度的條件限制.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
Fn=
圓周運(yùn)動(dòng)
Fn<
離心運(yùn)動(dòng)
Fn>
向心運(yùn)動(dòng)
例：公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為v0時(shí)，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢.則在該彎道處(　　)
A.路面外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低
B.車速只要低于v0，車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)
C.車速雖然高于v0，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)
D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，v0的值變小
課后練習(xí)
AC
例：在冬奧會(huì)短道速滑項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員繞周長僅111米的短道競賽.比賽過程中運(yùn)動(dòng)員在通過彎道時(shí)如果不能很好地控制速度，將發(fā)生側(cè)滑而摔離正常比賽路線.圓弧虛線Ob代表彎道，即正常運(yùn)動(dòng)路線，Oa為運(yùn)動(dòng)員在O點(diǎn)時(shí)的速度方向(研究時(shí)可將運(yùn)動(dòng)員看做質(zhì)點(diǎn)).下列論述正確的是(　　)
A.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力方向背離圓心
B.發(fā)生側(cè)滑是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員受到的合力大于所需要的向心力
C.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在Oa左側(cè)
D.若在O點(diǎn)發(fā)生側(cè)滑，則滑動(dòng)的方向在Oa右側(cè)與Ob之間
D

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