5.7生活中的圆周运动 回顾圆锥摆知识：rθOFF合G F“供需”平衡物体做匀速圆周提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需要的力处理圆周运动问题的基本思路=从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体受力分析运动公式 原因:1.超速2.脱轨的地点是弯道。为什么火车在弯道超速易发生脱轨事故？事故分析 火车车轮结构一、铁路的弯道 G火质量太大，据F=man这个弹力会很大，会对轨道和轮缘造成损坏。外轨内轨FNF外轨对轮缘的弹力水平轨道转弯修筑铁路时，火车弯道应如何设计呢？ 铁路的弯道——外轨高于内轨解决方案 θFN在转弯处外轨略高于内轨提供火车转弯的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？GOF合θ 思考与讨论若火车的速度大于或小于这个值时，会怎么样呢？ 2、当v＜gRtanθ：1、当v＞gRtanθ：GFNθ轮缘受到外轨向内的弹力GFNθFF轮缘受到内轨向外的弹力 列车速度过快，造成翻车脱轨事故火车要大幅度提速则铁路弯道如何改变？ 增大内外轨的高度差转弯时所需向心力几乎完全有重力G和支持了N的合力提供 赛道转弯1、赛车道转弯处的特点？2、为何要这样设计？ 上海南浦大桥 崇明长江大桥 凹形路面 黄石长江大桥二、拱型桥 h例、质量为m的汽车以恒定的速率v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多大？解：汽车通过桥顶时，受力情况如图：汽车通过桥顶时：mgFN由牛顿第二定律：由牛顿第三定律：Or注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,为什么？FN将消失,汽车将飞离桥面。 你见过凹形的桥吗？卢定桥 h由牛顿第二定律：GFN拓展:汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹型桥面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力是多大？解：汽车通过底部时，受力情况如图：注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,为什么？r否则Fn过大,汽车可能压坏凹型桥或者爆胎。 比较三种桥面受力的情况FN=G失重超重 v2rmg＝mmgFN当FN=0时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。FN＝0时，汽车的速度为多大？v＝gr拓展1： 拓展2地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R，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，支持力会变成零？ 水流星在“水流星”的表演中，杯子在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水却不会流下来，为什么呢？拓展3 在“水流星”表演中，杯子在竖直平面做圆周运动，在最高点时，杯口朝下，但杯中水却不会流下来，原理是什么？对杯中水：GFNFN=0此时水恰好不流出表演“水流星”，需要保证杯子在圆周运动最高点的线速度 思考：过山车为什么在最高点也不会掉下来？学以致用：过山车 1.火车转弯受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持力的合力提供向心力F=mgtanα=mRv2v=gRtanα转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角31 2.汽车过拱桥重力G与支持力FN为汽车提供过拱桥的向心力则：若是凹形圆桥面若是凸形圆桥面则：32 总结与作业1、自我总结2、作业布置：课后练习1-4做到作业本上