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1、生活中的圆周运动自行车比赛自行车比赛一、转弯一、转弯外轨外轮内轮内轨内轨1 1、内外轨道一样高时：内外轨道一样高时：F 向心力向心力 F F 由外侧轨道对由外侧轨道对外轮的压力提供外轮的压力提供2、当外轨略高于内轨时：、当外轨略高于内轨时：F火车的向心力：火车的向心力：由由mg和和FN 的合力提供的合力提供mgFN火车的力：火车的力：竖直向下的重力竖直向下的重力 mg垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力 FN回顾圆锥摆知识：回顾圆锥摆知识：rOFF合GmOrmgFNF合合沿光滑漏斗做圆周运动的小球沿光滑漏斗做圆周运动的小球G火质量太大，火质量太大，据据F=man这个这个弹力会很大，弹力会很大，
2、会对轨道和会对轨道和轮缘造成损轮缘造成损坏。坏。外轨外轨内轨内轨FNF外轨对轮外轨对轮缘的弹力缘的弹力水平轨道转弯水平轨道转弯修筑铁路时，修筑铁路时，火车弯道应如火车弯道应如何设计呢？何设计呢？自主探究自主探究1（5分钟）分钟） 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道( (要求：画简易模型，火车用矩形表示，轨道用水平面或斜面表示）要求：画简易模型，火车用矩形表示，轨道用水平面或斜面表示）方案思想简述方案思想简述 画出草图、受力图画出草图、受力图 简单计算说明简单计算说明FN在转弯处外轨在转弯处外轨略高于内轨略高于内轨提供火车转弯提供火车转弯的向心力的方的向心力的方向是在水平方向是在水平方向上还
3、是在与向上还是在与斜面平行的方斜面平行的方向上？向上？GOF合合学生展示学生展示1（3分钟）分钟）类比类比 例、质量为例、质量为m 的汽车以恒定的速率的汽车以恒定的速率 v 通过半径通过半径为为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？是多大？二、拱型桥二、拱型桥h 例、质量为例、质量为m 的汽车以恒定的速率的汽车以恒定的速率v通过半径为通过半径为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？多大？解：汽车通过桥顶时，受力情况如图：解：汽车通过桥顶时，受力情况如图：汽车通过桥顶时：汽车
4、通过桥顶时：mgFNFN由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由牛顿第三定律：由牛顿第三定律：Or注意：注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则否则FN将消失将消失,汽车将飞汽车将飞离离 桥面。桥面。你见过你见过凹形凹形的桥吗？的桥吗？泸定桥h由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：GFNFN 拓展拓展: : 汽车以恒定的速率汽车以恒定的速率v通过半径为通过半径为r的凹的凹型桥面，如图所示，求汽车在最低点时对桥型桥面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力是多大？面的压力是多大？解：汽车通过底部时，受力情况如图：解：汽车通过底部时，受力情况如图：注意：注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大
5、汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则否则FN过大过大,汽车可能压汽车可能压坏坏 凹型桥或者爆胎。凹型桥或者爆胎。r拱型桥：拱型桥：凹型桥：凹型桥： 无论过拱型桥还是凹型桥，无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。都应当减速行驶。 地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径是地球半径R（R=6400km），），若汽车不断加速，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成支持力会变成零零？ 此时司机处于此时司机处于完全失重状态。完全失重状态。 生活中有很多运动都可以看作圆周运生活中有很多运动都可以看作圆周运动，解决这类问题的关键就是动，解决这类问题的关键就是（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；（2）进行受力分析，画出受力分析图）进行受力分析，画出受力分析图;（3）求出在半径方向的合力，即向心力；）求出在半径方向的合力，即向心力；（4）用牛顿第二定律）用牛顿第二定律 结合匀速圆周结合匀速圆周 运动的特点列方程求解。运动的特点列方程求解。处理圆周运动问题的一般步骤：处理圆周运动问题的一般步骤：选准研究对象进行选准研究对象进行受力分析受力分析。
