知识点一火车转弯问题
练习七生活中的圆周运动
知识点一火车转弯问题
1．在某转弯处，规定火车行驶的速率为v0，则下列说法中正确的是( )
A．当火车以速率v0行驶时，火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向
B．当火车的速率v>v0时，火车对外轨有向外的侧向压力
C．当火车的速率v>v0时，火车对内轨有向内的挤压力
D．当火车的速率v<v0时，火车对内轨有向内侧的压力
2．修铁路时，两轨间距是1 435 mm，某处铁路转弯的半径是300 m，若规定火车通过这里的速度是72 km/h.请你运用学过的知识计算一下，要想使内外轨均不受轮缘的挤压，内外轨的高度差应是多大？
知识点二汽车过桥问题
3．汽车驶向一凸形桥，为了在通过桥顶时，减小汽车对桥的压力，司机应( )
A．以尽可能小的速度通过桥顶 B．适当增大速度通过桥顶
C．以任何速度匀速通过桥顶 D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小
4．如图1所示，图1 质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m．如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N，则： (1)汽车允许的最大速率是多少？ (2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取10 m/s2 )
知识点三圆周运动中的超重、失重现象
5．在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象( )
①小孩荡秋千经过最低点②汽车过凸形桥③汽车过凹形桥④在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器
A．①② B．①③ C．①④ D．③④
知识点四离心运动
6．下列关于离心现象的说法正确的是( )
A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将沿切线方向做匀速直线运动
D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做曲线运动
7. 图2 如图2所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球运动到P 点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法正确的是( ) A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C．若拉力突然变小，小球将可能沿轨迹Pb做离心运动
D．若拉力突然变大，小球将可能沿轨迹Pc做向心运动
【方法技巧练】竖直平面内圆周运动问题的分析方法
8．如图3所示，图3 小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，下列说法中正确的是( )
A．小球通过最高点时的最小速度是v＝gR B．小球通过最高点时的最小速度为0 C．小球在水平线ab以下的管道中运动时内侧管壁对小球一定无作用力
D．小球在水平线ab以上的管道中运动时外侧管壁对小球一定无作用力
9. 图4 9．杂技演员在做“水流星”表演时，用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在竖直面内做圆周运动．如图4所示，杯内水的质量m＝0.5 kg，绳长l＝60 cm.求： (1)在最高点水不流出的最小速率． (2)水在最高点速率v＝3 m/s时，水对杯底的压力大小．。
火车转弯知识
火车转弯知识
火车转弯是指火车在行驶过程中需要改变方向，从而使列车沿着曲线行驶。
火车转弯需要遵循一定的规则，以确保列车的安全和稳定性。
首先，火车转弯需要根据曲线半径和车速来选择合适的转弯方式。
如果曲线半径较小，车速较快，需要采用侧向倾斜来平衡侧向力，防止车辆侧翻。
而如果曲线半径较大，车速较慢，则可以采用转向架的方式进行转弯。
其次，火车转弯时需要注意列车内部货物的重心平衡。
如果重心位置发生变化，可能会导致列车失去平衡，造成事故。
因此，需要在运输货物时做好重心平衡的措施。
最后，火车转弯还需要考虑地形和气候等因素。
例如，在山区和高海拔地区，冰雪和陡峭的坡度可能会对火车的转弯造成影响。
因此，需要对火车进行特殊的设计和改进，以确保安全运输。
总之，火车转弯是火车运输中必不可少的一环，需要进行科学合理的设计和操作，以确保运输的安全和高效。
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《火车转弯问题》课件
列车重量：列车重量越 大，速度限制越低
列车类型：不同类型的 列车，速度限制不同
轨道条件：轨道条件越 好，速度限制越高
火车转弯时的速度调整方法
减速：在进入弯道前减速，以降低离心力 加速：在弯道中加速，以增加向心力 调整转向架：调整转向架的角度，以适应弯道的曲率 调整轨道：调整轨道的曲率，以适应火车的速度和转向架的角度
摩擦力的方向与 车轮的旋转方向 相反，可以防止 车轮打滑
摩擦力的大小可 以通过调整车轮 与轨道之间的接 触压力和摩擦系 数来控制，以保 持火车的稳定行 驶
火车转弯时的速 度控制
火车转弯时的速度限制
转弯半径：转弯半径越 大，速度限制越低
轨道倾斜度：倾斜度越 大，速度限制越低
弯道长度：弯道长度越 长，速度限制越低
紧急制动系统与安全防护装置
紧急制动系统：在紧急情况下，可以快速、有效地停车，防止事故发生
安全防护装置：包括防滑器、防撞器等，可以防止火车在转弯时发生侧滑、碰撞 等事故
信号系统：包括信号灯、信号机等，可以及时提醒司机注意前方路况，确保安全 行驶
监控系统：可以实时监控火车运行情况，及时发现并处理异常情况，确保行车安 全
火车转弯的几何原理
火车转弯时，外轨与内轨的高度差称为 轨距
轨距的大小决定了火车转弯时的速度
轨距越大，火车转弯时的速度越快
轨距越小，火车转弯时的速度越慢
轨距的大小还与火车的轴距有关，轴距 越大，轨距越大
轨距的大小还与火车的转向向心力来源于车轮与铁轨之间的摩擦力 摩擦力产生于车轮与铁轨之间的接触点，方向与火车前进方向垂直 摩擦力的大小与火车的速度、车轮与铁轨之间的压力以及车轮与铁轨之间的摩擦系数有关 向心力的大小与火车转弯半径、速度以及车轮与铁轨之间的摩擦系数有关
火车转弯
即“提供过度”，也就是“提供”大于“需要”。
2 m v (3)若 F 合＜mrω2 或 F 合＜ r ， 则外力不足以将物体拉回到原
轨道上，而做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”。 (4)若 F 合＝0，则物体沿圆周的切线方向做直线运动。
3.如图2－3－10所示，光滑的水平面上，小球
m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球
[例1] 有一列重为1 00 t的火车，以72 km/h的速率
匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。 (g取10 m/s2) (1)试计算铁轨受到的侧压力； (2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的
侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜
角度θ的正切值。
[思路点拨]
细线一端拴一个小球，另一端固 定，设法使小球在水平面内做圆 周运动，如图所示，细线与竖直 方向夹角为θ，线长为l，小球质 量为m，重力加速度为 g 求 1，小球的向心力大小。 2，小球受到给的拉力大小。 3，小球运动半径大小。 4，小球运动的线速度大小。 5，小球运动的角速度大小。 6，小球运动的周期。
线方向匀速飞出，A正确。若F突然变小不足以提供所需 向心力，小球将做逐渐远离圆心的离心运动，B、D错误。 若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近 圆心的运动，C错误。 答案：A
向右转
N
G
F
(2)向心力的来源：
如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，
使外轨发生形变，外轨对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力。
向右转 外轨对轮缘的弹力F就是使 火车转弯的向心力
N
G
F
(2)向心力的来源：
如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，
火车拐弯的知识点总结
火车拐弯的知识点总结一、火车拐弯的原理1.1 轨道几何火车在铁路线上进行拐弯时，首先需要了解轨道的几何形状。
铁路线上的弯道通常是按照一定的曲线半径来设计的，这个曲线半径决定了列车在进行转弯时所需要施加的侧向力。
1.2 车辆动力学火车在行驶中会受到多种力的作用，包括牵引力、阻力、侧向力等。
当火车进入弯道时，需要施加一定的侧向力来使列车保持在曲线轨道上行驶，这就需要进行合理的车辆动力学设计。
1.3 车辆稳定性火车在拐弯时需要保持稳定，以避免出现脱轨等情况。
车辆的稳定性设计是通过合理的结构设计和调整来保证的，包括车辆的重心、转向架的设计等方面。
1.4 铁路工程技术铁路线的设计和建设需要考虑到列车在拐弯时所产生的侧向力和动态影响，因此需要进行合理的工程技术设计，确保铁路线的弯道段能够满足列车的安全行驶。
二、影响火车拐弯的因素2.1 轨道条件铁路线的轨道条件对列车进行拐弯有着重要的影响。
包括轨道的曲线半径、轨道的超高等因素都会直接影响列车在拐弯时所需要施加的侧向力和车辆的稳定性。
2.2 车辆结构火车的车辆结构对拐弯也有着重要的影响。
包括车辆的转向架设计、车辆的长宽高等尺寸参数都会对列车的拐弯性能产生影响。
2.3 速度列车在进行拐弯时的速度也是一个重要的因素。
速度越快，列车所需要施加的侧向力就越大，对于车辆稳定性的要求也越高。
2.4 牵引力牵引力是火车行驶时所受到的牵引和推动力，它对列车的加速度和速度有着直接的影响，进而影响列车在拐弯时的侧向力和稳定性。
2.5 负载情况列车的负载情况也会对拐弯产生影响。
负载越重，对列车稳定性的要求就越高，因此需要进行合理的负载计算和分布设计。
2.6 铁路线路设计铁路线路的设计包括曲线半径、超高等参数，都需要考虑到列车在拐弯时的需要，以保证列车的行驶安全和舒适性。
三、火车拐弯的技术控制3.1 制动系统制动系统是火车进行拐弯时的重要控制手段。
合理的制动系统设计可以使列车在拐弯时减小速度和惯性，有效提高列车的稳定性。
火车转弯知识点总结
火车转弯知识点总结1. 火车转弯的原理火车转弯的原理主要是靠铁轨的弯曲和火车车轮的转向来完成的。
铁轨在转弯处会按照一定的半径曲线设计，这种曲线被称为“曲线轨道”，而火车车轮则可以根据铁轨的曲线进行转向。
当火车进入转弯轨道时，车轮会沿着曲线进行旋转，使火车跟随着曲线进行转向，从而完成整个转弯过程。
2. 转弯的影响火车在转弯时会面临一些影响，主要包括侧向加速度和侧向动力。
侧向加速度是指火车在转弯时由于向心力产生的加速度，它会使火车在转弯时受到一定的侧向冲击，从而对车体和乘客产生一定的影响。
而侧向动力则是指火车在转弯时由于车轮的转向所产生的动力，它会影响到火车的运行速度和稳定性。
因此，火车在转弯时需要特别注意这些影响，并进行相应的调整和控制。
3. 转弯的设计和布局铁路线路的设计和布局在转弯处需要特别注意，它会直接影响到火车在转弯时的安全和稳定。
曲线轨道的设计主要考虑转弯的半径、滑移距离、过渡曲线和超高等因素，以确保火车在转弯时能够平稳地通过。
而铁路线路的布局则需要考虑转弯的角度、曲线的长度和转弯处的信号设备等因素，以确保火车在转弯时能够根据实际情况进行正确的操作。
4. 转弯的操作技巧火车在转弯时需要进行一系列的操作和调整，以确保转弯的安全和稳定。
主要包括速度的控制、转向的操作和车厢的平衡等方面。
在转弯时，火车需要降低速度，尤其是在曲线轨道半径较小的地方需要更加谨慎。
同时，火车在转弯时需要进行一定的转向操作，以确保车轮能够顺利地跟随曲线进行转向。
此外，火车的车厢需要保持平衡，以避免在转弯时发生侧翻等事故。
因此，火车驾驶员在转弯时需要特别注意这些操作技巧，并进行相应的训练和实践。
5. 转弯的安全措施火车在转弯时需要采取一系列的安全措施，以确保转弯的安全和稳定。
主要包括信号的设置、预警的发布和车厢的横向倾斜等方面。
在转弯处需要设置相应的信号设备，以向火车驾驶员发出转弯的提示和警告。
同时，需要对转弯处进行预警的发布，以提醒火车驾驶员采取相应的操作和措施。
火车拐弯问题知识点总结
火车拐弯问题知识点总结火车在行驶过程中，经常会遇到拐弯的情况。
在火车拐弯时，会出现一系列的物理和工程问题，这些问题涉及到火车的结构、动力系统、制动系统和轨道系统等多个方面。
本文将对火车拐弯问题涉及的知识点进行总结，包括火车的拐弯原理、拐弯时的力学原理、拐弯对轨道的影响以及解决火车拐弯问题的方法等方面。
一、火车的拐弯原理1. 车轮与铁轨的接触火车的拐弯原理首先涉及到车轮与铁轨的接触。
火车的车轮是通过与铁轨接触来提供支撑力和传递动力的，因此车轮与铁轨的接触是火车行驶的基础。
在火车拐弯时，车轮必须能够顺利地在铁轨上进行转向，以确保车辆在拐弯时不会脱轨。
2. 列车的车型和结构拐弯时，火车的车型和结构也对拐弯性能有着直接的影响。
不同类型的列车在拐弯时会有不同的性能表现，例如高速列车和货运列车在拐弯时的要求是不相同的。
同时，车辆的车体结构、重心位置和转向架等部件的设计也会影响火车的拐弯性能。
3. 转向架的设计火车的转向架是用来支撑车轮并使其能够转向的机械结构。
转向架的设计直接影响着火车在拐弯时的稳定性和可靠性。
不同类型的转向架会对车轮与铁轨的接触、车轮的转向过程以及车辆的侧向力等方面产生不同的影响。
二、拐弯时的力学原理火车在拐弯时会受到一系列力的影响，这些力来自于车辆自身的惯性和外部环境的影响。
了解拐弯时的力学原理对于理解车辆行驶过程有着重要的意义。
1. 离心力在火车拐弯时，车辆会受到离心力的影响。
离心力是由于车辆的速度和质量导致的一种惯性力，它会使车辆向拐弯的外侧产生向外的力。
这种力会对车辆的稳定性和安全性产生一定的影响。
2. 摩擦力火车的拐弯还会受到铁轨与车轮之间的摩擦力的影响。
摩擦力是支撑火车行驶的核心力量，它不仅影响着车辆的加速和制动能力，还会对车辆的转向过程产生影响。
在拐弯时，摩擦力会受到车辆侧向力和离心力的影响，从而影响着车轮与铁轨之间的摩擦力。
3. 侧向力侧向力是由于车辆拐弯时车轮受到的侧向推力而产生的力。
火车拐弯知识点总结
火车拐弯知识点总结火车拐弯是火车在铁路上运行的一个重要环节，也是一个涉及到多方面知识的复杂过程。
在火车拐弯过程中，需要考虑到列车速度、转向架设计、轨道曲率和铁路线路等多个因素。
不合适的拐弯设计或者不当的操作都可能会造成列车脱轨或者发生其他安全事故。
本文将从列车拐弯原理、拐弯过程中的安全技术、铁路线路设计和维护等方面进行总结，以帮助读者更好地了解火车拐弯的知识点。
一、列车拐弯原理1.1 轨道曲率列车在铁路上行驶时，需要沿着轨道进行运行。
轨道曲率是指铁路线路在平面上的曲率半径，它决定了列车在拐弯时需要施加多大的侧向力来保持稳定。
一般来说，铁路线路的曲率半径越小，列车在拐弯时所受到的侧向力越大。
因此，在铁路线路设计中，需要合理设置曲率半径，以适应列车的运行速度和性能。
1.2 车辆转向架设计列车的转向架是用来支撑车轮并使之能够转向的机构，它在列车拐弯时发挥着重要的作用。
转向架的设计需要考虑到列车的运行速度、轨道曲率和其他因素，以确保列车在拐弯时能够保持稳定。
不同类型的车辆可能采用不同的转向架设计，比如传统的钢轮车辆和现代的磁浮列车可能会采用不同的转向架结构。
1.3 侧向力和摩擦力列车在拐弯时需要施加侧向力来克服惯性力和轨道曲率对列车的影响，以使列车保持在轨道上。
侧向力的大小取决于列车的速度、轨道曲率和车辆质量等因素。
同时，列车在拐弯时需要克服摩擦力对车轮的影响，确保列车能够稳定地行驶。
因此，在列车拐弯时需要根据实际情况调整侧向力和摩擦力的大小，以保证列车的安全运行。
二、拐弯过程中的安全技术2.1 速度控制列车在拐弯时需要根据轨道曲率和车辆性能来确定合适的速度，以确保列车能够安全地通过拐弯段。
一般来说，列车在拐弯时需要降低速度，以减小侧向力和减轻对轨道的影响。
铁路管理部门会根据轨道条件和列车性能设定拐弯段的最高速度限制，列车驾驶员需要遵守这些限速要求，以确保列车的安全运行。
2.2 列车悬挂系统列车的悬挂系统是用来支撑车厢并吸收震动的重要部件，它在列车拐弯时发挥着重要的作用。
火车转弯
圆周运动
FN
f f G
外轨对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力
圆周运动
v0 =
g r ta n θ
讨论: 讨论:
当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力 当v>v0时：轮缘受到外轨向内的挤压力
F2 F弹
F1
圆周运动
汽车高速转弯时应采取怎样的措施？ 汽车高速转弯时应采取怎样的措施？ 把转弯处的道路修成外高内低
圆周运动
一、火车转弯
圆周运动
圆周运动
1、火车做匀速直线运动和匀速转弯运 状态是否相同？ 动,状态是否相同？
轮缘
轨距
圆周运动 2、火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨 火车在转弯时，若内外轨是相平的， 如何对火车提供水平方向的向心力？ 如何对火车提供水平方向的向心力？ FN轮的支持力；牵引力、阻力； 车轮受力：重力、轨对轮的支持力；牵引力、阻力； 外轨对轮缘的弹力
火车拐弯的知识点总结归纳
火车拐弯的知识点总结归纳火车在行驶过程中需要根据轨道的布置和行驶路线进行转弯操作。
火车拐弯是一个复杂的过程，涉及到物理原理、工程设计以及操作技巧等方面的知识。
本文将对火车拐弯的相关知识点进行总结归纳，以帮助读者更好地理解火车拐弯的原理和技术。
一、火车拐弯的原理火车拐弯时，需要克服来自弯曲轨道的向心力，保持车厢内外物体相对静止。
这要求车轮具备一定的横向力，能够提供向心力以抵消弯道产生的分离力。
以下是一些火车拐弯的原理和相关知识点：1. 向心力和分离力当火车在弯道上行驶时，车厢内部和外部的物体会产生相对的移动，这是由于弯道所带来的向心力和分离力的作用。
向心力指的是车轮对车体产生的向内的力，使车体趋向于向弯道中心移动；而分离力则是车体对地面的反作用力，与向心力相反，使车体趋向于远离弯道中心。
通过合理的设计和操作，可以使向心力和分离力达到平衡，保持车厢内外物体相对静止。
2. 车轮的设计为了使火车能够拐弯，车轮的设计起着重要的作用。
车轮通常采用凸轮形状，边缘较高，这样在行驶过程中，车轮可以产生横向力，提供向心力以抵消分离力。
此外，车轮的材料和制造工艺也会对火车拐弯性能产生影响。
3. 轨道的布置火车拐弯时，轨道的布置也需要考虑，以保证列车可以平稳地通过弯道。
轨道的布置应符合一定的几何标准，包括曲线半径、超高等参数。
合理设置曲线半径可以减小对轨道的磨损和车体的侧倾，提高行驶的舒适性和安全性。
二、火车拐弯的工程设计为了确保火车在拐弯过程中的安全和稳定，拐弯段的工程设计必不可少。
以下是火车拐弯工程设计的一些要点：1. 曲线等级根据拐弯段的曲线半径，可以对曲线进行等级划分。
曲线等级的高低与车速、曲线半径和线路类型等因素相关。
一般来说，等级越高，要求调车速度越低，曲线半径越大，线路质量要求越高。
2. 超高超高是指轨道在弯道中心线以上凸起的高度。
足够的超高可以减小列车的离心力，降低发生侧倾的可能性，提高行驶的稳定性。
超高的设计需要考虑列车的速度、曲线半径、车体的侧倾程度等因素。
高中物理 专题5.7 生活中的圆周运动(讲)(基础版)(含解析)
5.7 生活中的圆周运动※知识点一、火车转弯问题1．火车车轮的特点火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面，这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。
2．火车弯道的特点弯道处外轨高于内轨，火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。
3．火车转弯的向心力来源火车速度合适时，火车只受重力和支持力作用，火车转弯时所需的向心力完全由支持力和重力的合力来提供。
如图所示。
4．轨道轮缘压力与火车速度的关系(1)当火车行驶速率v等于规定速度v0时，内、外轨道对轮缘都没有侧压力。
(2)当火车行驶速度v大于规定速度v0时，火车有离心运动趋势，故外轨道对轮缘有侧压力。
(3)当火车行驶速度v小于规定速度v0时，火车有向心运动趋势，故内轨道对轮缘有侧压力。
★特别提醒：汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮与路面之间的横向摩擦力。
★思考与讨论1、火车转弯时的运动是圆周运动，分析火车的运动回答下列问题：(1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？(2)靠这种方式迫使火车转弯有哪些危害？如何改进？提示：(1)火车受重力、支持力和外轨对火车的弹力，弹力提供火车转弯所需的向心力．(2)由于火车质量很大，转弯时需要的向心力很大，容易造成对外轨的损坏，同时造成火车脱轨．可以把弯道处建成外高内低的斜面，由重力和支撑力的合力提供合心力．2、如图为火车在转弯时的受力分析图，试根据图讨论以下问题：(1)设斜面倾角为θ，转弯半径为R，当火车的速度为多大时铁轨和轮缘间没有弹力，向心力完全由重力与支持力的合力提供？(2)当火车行驶速度v>v0＝gR tan θ时，轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度v<v0＝gR tan θ时呢？【典型例题】【例题1】铁路转弯处的圆弧半径是300m ，轨距是1．435m ，规定火车通过这里的速度是72km/h ，内外轨的高度差应该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h ，会分别发生什么现象？说明理由。