《水平面内的匀速圆周运动实例分析》课件.pptx
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1、水平面内的圆周运动实例分析 三明二中三明二中 罗华权罗华权 高一(高一(5 5)班)班 2019.4.232019.4.231生活中常见的水平面内的圆周运动生活中常见的水平面内的圆周运动2汽车转弯实例分析汽车转弯实例分析3思考:视频中的汽车为什么没能安全转弯?影响汽车能否安全转弯的影响汽车能否安全转弯的因素有哪些因素有哪些呢?呢?请同学们用学过的请同学们用学过的物理知识物理知识来分析一下来分析一下4f f静静静静横向摩擦力横向摩擦力 提供向心力!提供向心力!切向摩擦力切向摩擦力切向摩擦力切向摩擦力跟牵引力平衡跟牵引力平衡跟牵引力平衡跟牵引力平衡(匀速转弯匀速转弯匀速转弯匀速转弯)v v俯视图俯
2、视图俯视图俯视图:F F牵牵牵牵f f切切切切GNF F牵牵牵牵f f切切切切f f静静静静汽车在汽车在汽车在汽车在水平路面水平路面水平路面水平路面转弯时的受力情况分析转弯时的受力情况分析转弯时的受力情况分析转弯时的受力情况分析5向心力由沿转弯半径方向的静摩擦力提供向心力由沿转弯半径方向的静摩擦力提供转弯时速度越大,汽车受到的静摩擦力越大静摩擦力可以无限制增大吗?静摩擦力可以无限制增大吗?如果要让汽车如果要让汽车安全转弯,向心力安全转弯,向心力需要满足怎样的关系?需要满足怎样的关系?6那在怎样的情况下汽车恰好能安全转弯呢?那在怎样的情况下汽车恰好能安全转弯呢?最大静摩擦力恰好提供转弯所需要的向
3、心力时有:最大静摩擦力恰好提供转弯所需要的向心力时有:可得:汽车在水平路面上能完全转弯的最大速度:可得:汽车在水平路面上能完全转弯的最大速度:7若汽车在水平路面上转弯时,若汽车在水平路面上转弯时,思考:思考:能否通过实验验证?8O旋转圆盘模型旋转圆盘模型绕轴匀速旋转的水平圆盘上放置一小车,小车相对圆盘绕轴匀速旋转的水平圆盘上放置一小车,小车相对圆盘静止,试分析小车的向心力来源。静止,试分析小车的向心力来源。小车受力情况:小车受力情况:竖直向下的重力竖直向下的重力GG竖直向上的支持力竖直向上的支持力NN 水平方向指向圆心的摩擦力水平方向指向圆心的摩擦力 f小车做圆周运动所需向心力小车做圆周运动所
4、需向心力:由圆盘对小车的由圆盘对小车的静摩擦力静摩擦力 f 提供提供f9 例例1 设质量为设质量为m的汽车沿半径为的汽车沿半径为R的水平圆形跑道匀速的水平圆形跑道匀速率行驶,若汽车与水平路面的动摩擦因数为率行驶,若汽车与水平路面的动摩擦因数为 ,最大静,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度为摩擦力近似等于滑动摩擦力,重力加速度为g。要使汽车。要使汽车不侧滑,则汽车行驶的最大速率是多少?不侧滑,则汽车行驶的最大速率是多少?解:GNf10(1)潮湿路面或者路面有沙粒易出现交通潮湿路面或者路面有沙粒易出现交通事故,原因:事故,原因:_。(2)急弯易出现交通事故,原因急弯易出现交通事故,原因_。
5、思考与讨论思考与讨论由由 分析:v 减小减小R减小减小如果汽车转弯时的速度过大,容易出现打滑、如果汽车转弯时的速度过大,容易出现打滑、翻车等事故。有什么解决措施可以提高汽车转弯时翻车等事故。有什么解决措施可以提高汽车转弯时的速度?的速度?11有没有解决的方法?解决方法:汽车转弯时,为防止打滑(飘移)、翻车,弯道的公路通常做成外高内低的斜面。12交通部北京汽车试验场海南汽车试验场汽车试验场汽车试验场13汽车在外高内低的弯道上转弯GNF向心力由重力和支持力的合力提供受力分析14 此时,不需横向摩擦力提供向心力,汽车能够安全转弯。这个理想的转弯速度取决于弯道的半径和倾角。如果在车斜面上转弯的速度不为
6、V,(1)车还能在斜面上转弯吗?(2)转弯时车的受力情况又是如何?15如果在车斜面上转弯的速度不为V,(1)车还能在斜面上转弯吗?(2)转弯时车的受力情况又是如何?汽车有向弯道外侧滑动的趋势汽车有向弯道内侧滑动的趋势16二、火车转弯向心力分析二、火车转弯向心力分析17观察火车车轮与铁轨的构造18 你有仔细观察过火车车轮与铁轨的构你有仔细观察过火车车轮与铁轨的构造造 ,并描述它们的特点?,并描述它们的特点?轮缘半径大于车轮半径轮缘半径大于车轮半径,轨道将两车,轨道将两车轮的轮缘卡在里面。轮的轮缘卡在里面。191.1.如果铁路弯道是水平的,那么火车转弯如果铁路弯道是水平的,那么火车转弯时向心力由什
7、么力提供?时向心力由什么力提供?F向心力向心力:向心力由外侧轨道对车轮轮缘的向心力由外侧轨道对车轮轮缘的挤压挤压力力提供提供.20危害:危害:由于火车质量大,速度也大,车轮轮缘对外侧由于火车质量大,速度也大,车轮轮缘对外侧轨压力大,所以对轨道容易造成损坏,怎样解决这一轨压力大,所以对轨道容易造成损坏,怎样解决这一问题。问题。21合作与探究合作与探究 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道设计方案思想简述设计方案思想简述 画出草图画出草图 简单计算说明简单计算说明 可行性分析可行性分析【学生活动】设计火车弯道学生分组讨论,提出可行性方案22GNF合合【方案剖
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