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5.8 生活中的圓周運(yùn)動(dòng),受力分析：,Ff,提供向心力,火車(chē)以半徑R = 300m 在水平軌道上轉(zhuǎn)彎，火車(chē)質(zhì)量為8105 kg，速度為30m/s。鐵軌與車(chē)輪之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25。,,,向心力由軌道指向圓心的靜摩擦力提供,代入數(shù)據(jù)可得： Ff =2.4106N,但軌道提供的靜摩擦力最大值： Ff靜m=μmg=1.96106N,,,“供需”不平衡，如何解決？,,輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車(chē)輪極易受損！,,外軌對(duì)輪緣的水平彈力提供火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力，這種方法在實(shí)際中可取嗎？為什么？,例、火車(chē)速度為30m/s，彎道的半徑R =900m，火車(chē)的質(zhì)量m =8105kg，轉(zhuǎn)彎時(shí)輪緣對(duì)軌道側(cè)向的彈力多大？,F =8105N,賽道的設(shè)計(jì),當(dāng)外軌略高于內(nèi)軌時(shí),火車(chē)受力,垂直軌道面的支持力N,火車(chē)向心力的來(lái)源,由G和N的合力提供,,,,h,,豎直向下的重力G,彎道的圓心在哪兒？,,,,h,,,,,h,,,N,,,,h,,,F,,如圖，斜面軌道傾角為θ，轉(zhuǎn)彎半徑R，要使車(chē)輪對(duì)內(nèi)外軌都無(wú)壓力,質(zhì)量為m的火車(chē)運(yùn)行的速率應(yīng)該多大?,,,火車(chē)拐彎應(yīng)以規(guī)定速度行駛,,G,火車(chē)行駛速率vv規(guī)定,當(dāng)火車(chē)行駛速率vv規(guī)定時(shí),當(dāng)火車(chē)行駛速率vv規(guī)定時(shí),,G,,N,,N′,火車(chē)行駛速率vv規(guī)定,,G,,N,,N′,外軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力,內(nèi)軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力,列車(chē)速度過(guò)快，造成翻車(chē)事故,,FNG，即汽車(chē)對(duì)橋的壓力大于其所受重力，處于超重狀態(tài)。,2、汽車(chē)過(guò)凹橋，在最低點(diǎn)時(shí)，車(chē)對(duì)凹橋的壓力怎樣？,1、汽車(chē)靜止在橋上與通過(guò)橋時(shí)的狀態(tài)是否相同？,FNG 即汽車(chē)對(duì)橋的壓力小于其所受重力，處于失重狀態(tài)。,3、汽車(chē)過(guò)凸橋時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，車(chē)對(duì)凸橋的壓力又怎樣？,,當(dāng)汽車(chē)行駛速度越大，汽車(chē)對(duì)橋面的壓力越小。當(dāng) 時(shí)，壓力FN為零。處于完全失重狀態(tài)。,4、若汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)速度變大，壓力如何變化？,思考與討論： 地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。地面上有一輛汽車(chē)在行駛。 根據(jù)上面的分析，汽車(chē)速度越大，地面對(duì)它的支持力就越小。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車(chē)的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？……,在航天器中所有和重力有關(guān)的儀器都無(wú)法使用！,彈簧測(cè)力計(jì)無(wú)法測(cè)量物體的重力，,無(wú)法用天平測(cè)量物體的質(zhì)量,,但仍能測(cè)量拉力或壓力的大小。,利用完全失重條件的科學(xué)研究,液體呈絕對(duì)球形,制造理想的滾珠,制造泡沫金屬,課堂練習(xí),1、質(zhì)量 m=100t的火車(chē)在軌道上行駛,火車(chē)內(nèi)外軌連線(xiàn)與水平面夾角為370 ，彎道半徑R=30m。 （南）(1)當(dāng)火車(chē)的速度v1=10m/s時(shí),軌道何處受側(cè)壓力?方向如何? （中）(2)當(dāng)火車(chē)的速度v2=15m/s時(shí),軌道何處受側(cè)壓力?方向如何? （北）(3)當(dāng)火車(chē)的速度v3=20m/s時(shí),軌道何處受側(cè)壓力?方向如何?,課堂練習(xí),2、一輛質(zhì)量 m=2.0t的小轎車(chē)，駛過(guò)半徑R=100m的一段圓弧形橋面。 （南）(1)若橋面為凹形，汽車(chē)以20m/s通過(guò)橋面最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力是多大？ （中）(2)若橋面為凸形，汽車(chē)以10m/s通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力是多大？ （北）(3)汽車(chē)以多大速度凸形橋面頂點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面剛好沒(méi)有壓力？,開(kāi)放設(shè)計(jì),一高速公路設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)速為108km/h，其中一轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)圓弧半徑為300m。已知汽車(chē)輪胎與地面的最大靜摩擦因數(shù)為0.25，請(qǐng)你為該處路面提供設(shè)計(jì)方案。,謝謝！,5-8 生活中的圓周運(yùn)動(dòng),一、鐵路的彎道： 1、水平軌道：彈力提供向心力 2、斜面軌道：重力與支持力的合力提供向心力 二、拱形橋： 1、凹形橋： ——超重 2、凸形橋： ——失重 三、航天器中的失重現(xiàn)象： 時(shí)， ——完全失重,,,,,,,,板書(shū)設(shè)計(jì),