5.8生活中的圆周运动

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1、5.8生活中的圆周运动►情景引入：赛车事故水流星►情景引入：思考：汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢？汽车转弯mgNf静一、水平面内的圆周运动（火车转弯）外轨外轮内轨内轮车轮介绍FGN外轨对轮缘的弹力提供向心力——内外轨道一样高火车弯道的设计铁路的弯道——外轨略高于内轨GNF重力G和支持力N的合力提供向心力.FNmgF探究实际问题：火车以半径r=900m转弯，火车质量为8×105kg，轨道宽为l=1.4m，外轨比内轨高h=14cm，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？θlh【思考

2、1】如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？【思考2】2008年4月18日，我国铁路进行了第六次大提速，时速将达200公里以上，这必将为我国的经济腾飞注入新的活力。假设你是一位从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？2：说明：a：向心力是按效果命名的力；b：任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；c：不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要另外受到向心力。1：来源：分析和解决匀速圆

3、周运动的问题，关键的是要把向心力的来源搞清楚。关于向心力汽车在平直公路上匀速行驶，所受的合力等于0。当汽车上凸形桥时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供汽车的向心力呢？二、竖直平面内的圆周运动（拱形桥）问题：质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？v解：汽车通过桥顶时，受力如图：由牛顿第二定律：由牛顿第三定律：思考：如果汽车在桥面的速度不断增大，汽车对桥面的压力怎样变化？最终可能会发生什么现象？rvmNmg2=-rvmmgN2-=失重.Nmgv

4、●过拱形桥解：汽车通过底部时，受力如图：由牛顿第二定律：由牛顿第三定律：rvmmgN2=-rvmmgN2+=rvmmgNN2'+==GN拓展：公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力比汽车的重量大些还是小些？超重汽车对桥面的压力超重失重状态最高点最低点失重超重小结：romgN要使水不洒出，应满足N≥0温馨提示杂技节目“水流星”：一根细绳系着盛水子，演员抡起绳子，杯子就做圆周运动，甚至杯子运动到

5、竖直面内的最高点，已经杯口朝下，水也不会从里洒出。试分析保证这一节目成功的条件是什么？想一想：过山车为什么在最高点不会掉下来？巩固训练最高点：FNG分析：【绳、杆模型】绳和杆在物体的圆周运动中体现出各自不同的特性，绳对小球只能产生沿绳子收缩方向的力，而杆对球既能产生拉力、也能产生支持力。1、绳模型临界条件：小球达到最高点时绳子的拉力（或轨道的弹力）刚好为零，仅有小球的重力提供向心力。因此：小球能通过最高点的最小速度为：2、杆模型临界条件：当时杆或轨道对球的作用力为零；当杆或轨道外侧对球有向下的作用

6、力；当时杆或轨道内侧对球有向上的作用力。小球在竖直平面内恰能完成圆周运动的最小速度是：0三、航天器中的失重现象OFNmg因为mg–FN=mv2/R所以，FN=m(g-v2/R)当时，FN=0,航天员处于完全失重状态。F=rvm2提供物体做圆周运动的向心力物体做圆周运动所需要的向心力当“供”“需”平衡时，物体做圆周运动小结想一想：当“供”“需”不平衡时，物体将如何运动呢？四、离心运动做圆周运动物体一旦失去向心力作用，它会怎样运动？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动？四、离心运动F=0F=

7、mω2rF

8、运动F<离心运动F>向心运动小结向心、圆周、离心运动