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1、7 生活中的圆周运动西安市田家炳中学西安市田家炳中学 魏娟利魏娟利仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？ 一、铁路的弯道一、铁路的弯道问题问题1 1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘轮缘问题问题2 2：在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？这几个力的关系如何？这几个力的关系如何？ 当外轨略高于内轨时当外轨略高于内轨时火车转弯时所需的向火车转弯时所需的向心力是由心力是由G G和和F FN N的合
2、力的合力提供提供。火车受力分析如图，火车受力分析如图，hFL火车规定的行驶速度火车规定的行驶速度F=mgtan=FNG G1.1.分析汽车的受力情况分析汽车的受力情况GFN2.2.找圆心找圆心圆心圆心O3.3.确定确定F F合合即即F Fn n的方向的方向Fn4.4.列方程列方程注意公式中注意公式中v v用汽车过桥顶时的瞬时速度用汽车过桥顶时的瞬时速度情形一：凸形桥情形一：凸形桥F Fn n二、汽车过拱形桥二、汽车过拱形桥1.1.分析汽车的受力情况分析汽车的受力情况GFN2.2.找圆心找圆心圆心圆心03.3.确定确定F F合合即即F Fn n的方向的方向Fn4.4.列方程列方程注意公式中注意公
3、式中v 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情形二：凹形桥情形二：凹形桥+ +F Fn n比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况FN=G三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象 思考与讨论思考与讨论 地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车沿南北方向行驶，不断加速。沿南北方向行驶，不断加速。请思考：会不会出现这样的情况：速度大到一定程度请思考：会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是时，地面对车的支持力是0 0？此时汽车处于什么状态？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间驾驶员与座椅间的压力是
4、多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？1.1.定义：定义：当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。四离心运动四离心运动离离离离心心心心抛抛抛抛掷掷掷掷离离离离心心心心脱脱脱脱水水水水离离离离心心心心分分分分离离离离离离离离心心心心甩甩甩甩干干干干2.2.离心运动的应用与防止离心运动的应用与防止1.1.火车转弯火车转弯受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持力的合力提供向心力力的合力提供向心力F=mgtan=F=mgtan= m m R Rv v2 2v= gRtanv= gRtan转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角2.2.汽车过拱桥汽车过拱桥重力重力G G与支持力与支持力F FN N为汽车提供过拱桥的向心力为汽车提供过拱桥的向心力则：则：若是凹形圆桥面若是凹形圆桥面若是凸形圆桥面若是凸形圆桥面则：则：
