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1、生活中的圆周运动,一、火车转弯,G,FN,一、铁路的弯道,1、火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同？,G,FN,F弹,2、火车在转弯时，若内外轨是相平的， 铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？,a：此时火车车轮受五个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力， 牵引力，阻力。,b：外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。,轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！,3、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？,例1、火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？,让重力和支持力的合力提供向心
2、力，来减少外轨对轮缘的挤压。,4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？,G,FN,F,火车拐弯,例2、若火车质量为m，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为 ，请问火车的速度为多大？,当v=v0时：,当vv0时：,当vv0时：,轮缘不受侧向压力,轮缘受到外轨向内的挤压力,轮缘受到内轨向外的挤压力,讨论:,汽车在水平面上的转弯:,由静摩擦力提供向心力,f静,汽车转弯时的措施：,把转弯处的道路修成外高内低。,摩托车水平面上转弯: 如图示为摩托车比赛转弯时的情形，若转弯路面是水平的。下面说法正确的是（ ） A 水平路面对车身弹力的方向沿车身方向斜向上 B 水平路面对车身
3、弹力的方向竖直向上 C 水平路面对车轮的静摩擦力和斜向上的弹力的合力充当向心力 D 仅由水平路面对车轮的静摩擦力充当向心力,BD,竖直面内的圆周运动,竖直面的圆周运动模型,an向上，发生超重，且v越大，FN越大,最低点：,单摆,汽车过凹形桥,绳子一端固定，另一端系一小球，小球在竖直平面内做圆周运动。,因为T0,没有支撑的物体，能在竖直面内做完整的圆 周运动的条件是：物体过最高点时，速度大 于或等于 。否则，在到达最高点前斜抛,1、无支撑,一小球在半径为R的光滑竖直圆形轨道内做圆周运动 若要小球能完成完整的圆周运动，应满足什么条件？,设小球通过最高点时速度为v,因为FN0,没有支撑的物体，能在竖
4、直面内做完整的圆 周运动的条件是：物体过最高点时，速度大 于或等于 。否则，在到达最高点前斜抛,一小桶盛水，在竖直平面内做圆周运动。满足什么条件时，即使小桶经过最高点，桶口朝下，水也不会洒出来？ 小桶过最高点时，速度大于或等于 v 时，水不但不洒出来，反而会向上压桶底，v越大，水对桶底的压力FN越大。,只有支撑的物体，在竖直面内做圆周运动， 物体过最高点而不脱离轨道的条件是：,物体过最高点时，速度小于 。否则， 此后做平抛运动。,发生失重，且v越大，FN越小,因为FN0,小车会脱离地面，成为人造 地球卫星。因只受重力了， a=g，完全失重，驾驶员对 座椅无压力。,2、既可支持又可提供拉力,杆与
5、绳不同，它既能产生拉力，也能产生压力,1、能过最高点的最小速度：,2、杆不受力时球的速度：,3、球在最高点的受力和速度的关系？,V=0,杆不受力（或杆对球无作用力）,杆对球有指向圆心的拉力,杆对球有竖直向上的支持力,三.航天器中的失重现象,在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力FN,由,得,当时,座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态,四、离心运动,A,做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。,返回,物体做圆周运动要满足什么条件？,当F心合= Fn，做圆周运动,当F心合=0 或F心合 Fn时,受到的F心合：指向圆心方向的合力 圆周运动需要的：,当F合 Fn，做向心(近心)运动,做离心运动,汽车转弯翻车:,3、用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内,当离心机转得比较慢时，缩口的阻力 F 足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力 F 不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。,制作“棉花”糖的原理：,内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。,
