《生活中的圆周运动》人教版高中物理必修2

H
2
L
θ
θ(
轨道对轮缘无挤压作用
二、拱形桥
汽车过拱形桥时对速度有怎样的要求？ 向心力又由什么力提供？
v
v
二、拱形桥
1、汽车过凹桥时，在最低点时
v FN - G = m r 2
v FN = G + m r
2
FN
v
G
FN>G，即桥对汽车的支持力大于其
所受重力，处于超重状态。速度过大，超过桥 能承受最大压力，桥梁会垮塌。
研究圆周运动的要点
• 从“供”“需”两方面来进行研究
• “供”——分析物体受力，求沿半径方向的合外力
• “需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求
出所需向心力
• “供”“需”平衡做圆周运动
四、离心运动
3、离心运动的应用：
①离心干燥器 ②离心沉淀器
四、离心运动
4、离心运动的防止：
①汽车在公路转弯处的限速
①定圆心，求半径
r R 2 ( R h) 2
②受力分析

2
T
r
R
mg tan m r
r 又： tan Rh
h R R
O
mg
2
N
N cos m r
2
O
N sin mg 分析： ①θ不变，N不变，F向不变
r
mg
② rA>rB A B
mg N sin 2 2 2 v 2 F向 mg cot m r m m( ) r T r
②转动的砂轮、飞轮限速
思考：如果物体实际提供的合力大于所需
的向心力，物体将做何运动？
物体做圆周运动时
N
f静 m r
2
f静
A B
C
一定：f静 mr
fA∶fB∶fC=2∶1∶2 当物体刚好滑动时
mg
fm mg m r
2

r
易滑动 易滑动
不易滑动
∴物体能否滑动与m无关

圆锥摆模型
二、拱形桥
1、汽车过凸桥时，在最高点时
FN
2
v
v mg - FN = m r
当 v=
G
当汽车行驶速度越大，桥对汽车的支持力越小。
gr 时，压力FN为零。处于完全失重状态。
FN<G 即桥对汽车的支持力小于其所 受重力，处于失重状态。
v FN = mg - m r
2
练习2 飞车走壁
• 摩托车飞车走壁， 请分析受力情况， 解释现象
轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨 和车轮极易受损！
v 5 Fn = m = 8? 10 N r
2
4、为了减轻铁轨的受损程度，你能用所 学的知识提供可行的方案吗？
FN
F
o
G
让重力和支持力的合力提供向心力，来减小乃至 消除轨道对轮缘的挤压。
F合=mg tanθ
v0 Fn = m r
V0 = gr tan q
2
1、车轮构造
轮缘
铁轨 (轨距)
2、火车在转弯时，什么力提供向心力？
FN
G
F弹
a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。
b：外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。
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=8×105kg，转弯时轮缘 对轨道侧向的弹力多大？
vA vB
TA TB
飞 车 走 壁 问 题
注意θ角的含义
小结：本节课你学到了什么？
一、火车转弯:
mg
2 tanθ=mv0 /r
V0 =
二、凹桥
gr tan q
FN
2
v FN = G + m r
v FN - G = m r
2
v
FN > G，
G
三、凸桥
v G - FN = m r
2
FN
2
v
v FN = G - m r
当 v=
G
Hale Waihona Puke gr 时，压力FN为零。汽车及车中人处于完全失重状态
课后思考1：
火车过弯道可知:
V = V0 =
gr tan q
F
弹 轮缘不受侧向压力 弹 当v>v0 或v<v0时，对铁轨和轮缘有何影 响？
F
课后思考2：
地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥 面的半径就是地球的半径。会不会出现这 样的情况：速度大到一定程度时，地面对 车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间 的压力是多少？这时驾驶员有何感觉？
§5、7 生活中的圆周运动
一、铁路的弯道
例一、已知火车速度为30m/s，弯道的半径 r=900m，火车的质量为8×105kg。 转弯时所需要的向心力多大？
v 5 Fn m 8 10 N r
什么力充当向心力？
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