火車轉(zhuǎn)彎問題分析.ppt

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1、§5.7生活中的圓周運動-----------火車轉(zhuǎn)彎問題分析復(fù)習(xí)：1、向心力的公式？F合=F向3、向心力是否像重力、彈力、摩擦力一樣是一種新的性質(zhì)力嗎？2、物體做勻速圓周運動的條件是什么？引入：問題1：水平道路上，自行車轉(zhuǎn)彎時，身體為什么向內(nèi)傾斜？mgFN問題2：高速公路等規(guī)定轉(zhuǎn)彎路段，為什么修成內(nèi)低外高呢？視頻1問題3：火車轉(zhuǎn)彎時，如何實現(xiàn)與汽車和自行車相同的效果呢?視頻2FN詳細(xì)分析火車轉(zhuǎn)彎問題：問題4：假設(shè)火車勻速率轉(zhuǎn)彎，它的軌道平面在什么位置？圓心在哪里？半徑如何確定？（請同學(xué)們一起畫出草圖）α水平面內(nèi)低外高問

2、題5：火車受那些力？現(xiàn)在能求出合力嗎？FNmgα問題6：火車的向心力指向哪里？問題7：火車的合力與向心力有怎樣的關(guān)系？FNmgαF合=F向問題8：那么如何用做圖法，畫出火車的合力？（請同學(xué)們一起畫出草圖）FNmgα問題9：通過圖解，如何用相關(guān)的物理量來表示F合？FNmgααmgtanαFNsinα或F合=F合=問題10：在這里，向心力用哪一個表達(dá)式？請同學(xué)們自己列出火車轉(zhuǎn)彎的向心力方程。mgtanα=RV2mV=RgtanαFNmgαmgtanα=RV2mV=Rgtanαα問題11：根據(jù)日常觀察，火車的車輪和軌道與汽車、

3、自行車有什么不同？火車車輪的結(jié)構(gòu)特點：視頻3GFNF轉(zhuǎn)彎時，路基水平的情況：FNmgαmgtanα=RV2mV=Rgtanα火車速度與受力的關(guān)系：ααFNFnLhαmgα火車實際受力情景：V=gRtanα當(dāng)α很小時：tanα≈sinα只受重力和支持力兩側(cè)均不受擠壓安全限定的安全速度問題14：如果火車轉(zhuǎn)彎時V>V限，會有什么后果？αFnLhαmgαFN全體討論：火車彎道車速過大發(fā)生側(cè)翻事故全體討論：問題15：如果火車轉(zhuǎn)彎時V

4、緣有彈力1、當(dāng)V＞V限時離心趨勢近心趨勢總結(jié)：外軌受壓磨損規(guī)定路段，限定速度?。?----對司機(jī)的要求θLhα解：=0.14m例題：火車以半徑r=900m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為m=8×105kg，速度為v=30m/s，火車軌距L=1.4m，要使火車通過彎道時僅受重力與軌道的支持力，外軌道應(yīng)該墊的高度h=？(?較小時tan?≈sin?g=10m/s2)FNmgFF=mgtan?=mrV2當(dāng)θ很小時：tan?≈sin?=hL練習(xí)1:火車轉(zhuǎn)彎做圓周運動，如果外軌和內(nèi)軌一樣高，火車能勻速通過彎道做圓周運動，下列說法中正確的是（)A.火

5、車通過彎道向心力的來源是外軌的水平彈力，所以外軌容易磨損B.火車通過彎道向心力的來源是內(nèi)軌的水平彈力，所以內(nèi)軌容易磨損C.火車通過彎道向心力的來源是火車的重力，所以內(nèi)外軌道均不磨損D.以上三種說法都是錯誤的A把一個小球放在漏斗中，晃動漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動。練習(xí)2：拓展----類圓錐擺α已知條件：m=0.5Kg,圓周半徑r=0.3m,α=370，求小球運動的線速v=?(g=10m/s2)把一個小球放在漏斗中，晃動漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動。GFN練習(xí)2：

6、拓展----類圓錐擺α已知條件：m=0.5Kg,圓周半徑r=0.3m,α=370，求小球運動的線速v=?(g=10m/s2)GFNα把一個小球放在漏斗中，晃動漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動。GFN練習(xí)2：拓展----類圓錐擺α已知條件：m=0.5Kg,圓周半徑r=0.3m,α=370，求小球運動的線速v=?(g=10m/s2)解：小球受力如圖：mrV2帶入數(shù)據(jù)，得：V=2m/s此位置的限定速度！mg/tanα=GFNα小結(jié)：1、火車鐵軌、車輪結(jié)構(gòu)特點2、鐵軌彎道處------外高內(nèi)低3、火車合

7、力與向心力關(guān)系：mgtan?=mrV24、轉(zhuǎn)彎時要以規(guī)定速度行駛當(dāng)V＜V限時內(nèi)軌對內(nèi)輪緣有彈力5、當(dāng)V＞V限時外軌對外輪緣有彈力謝謝！