教育专题：生活中的圆周运动

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,湖北省兴山县第一中学,Xingshan,NO.1 Senior Middle School,7,生活中的圆周运动,兴山一中 张义,科技是一把双刃剑,新课引入,火车车轮和轨道的结构,探究一：生活中的圆周运动,火车转弯,实验探究,火车车轮有突出的轮缘,火车车轮的外轮承受火车的重量,火车在直轨道上运动时，车轮与轨道无挤压；当火车转弯时，做圆周运动，车轮就会对外侧轨道有挤压，此时,向心力由,外轨对车轮的侧向弹力提供。,直线轨道,弯道内侧,弯道外侧,现象,（传感器示数有无）,说明,（轨道有无侧向压力）,位置,项目,结论：,水平轨道上火车转弯由外轨对轮缘弹力提供向心力,实验器材,传感器安装位置,示数无变化,示数无变化,示数变化,无侧向压力,无侧向压力,有侧压力,实验验证,直轨道,转弯轨道,思考讨论：,在实际生活中，如果火车转弯的向心力是由外轨对车轮侧向的弹力提供，有什么缺点？我们怎么解决这个问题呢？,解决方法：,在火车转弯处,外轨略高于内轨,，只要火车以适当速度转弯，则火车的,重力,G,与支持力,F,N,的合力变可以完全提供转弯所需向心力，,此时火车与轨道刚好无侧向挤压。,分析,O,G,F,N,F,合,火车转弯时所需的向心力,F,n,=,m,v,2,R,v,gR tan,若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？,F,合,mg tan,思考问题,：外轨垫高后，,那么火车要以多大速度匀速转弯时才,能不挤压轨道呢？此时轨道平面又在那里呢？,水平面内,2,、,当,v,gR tan,：,1,、,当,v,gR tan,：,G,F,N,讨论分析,轮缘受到外轨向内的弹力,G,F,N,F,F,轮缘受到内轨向外的弹力,课堂小采访：我们在生活见过很多的桥，有拱形桥及凹形桥，,大家有没有注意观察，我们看到的过江大桥的结构大多是什么样？,探究二：生活中的圆周运动,汽车过桥,拱形桥,例,1,：汽车质量为,m,，通过桥最高点速度为,v,，桥半径为,R,，则在最高点汽车对桥的压力为多大？,mg,F,N,由牛顿第三定律得,:,F,N,mg,方法指导：,1,、定轨道平面，找圆心,2,、受力分析找向心力,3,、列牛顿第二定律方程,O,若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？,当,F,N,=,0,时，汽车脱离桥面，飞了起来这样就不安全了！,F,N,0,时，汽车的速度为多大？,拱形桥,mg,F,N,凹形桥,例,2,：汽车质量为,m,，通过桥最低点速度为,v,，桥半径为,R,，则在最低点汽车对桥的压力为多大？,由牛顿第三定律得,:,F,N,mg,F,N,mg,（,1,）找到圆周运动的,轨道平面,，定,圆心,找,半径,（,2,）受力分析，找到向心力的,来源,；,（,3,）利用,向心力公式,F,n,=ma,n,列牛顿第二定律方程求解,生活中的圆周运动,课堂总结,谢谢！,湖北省兴山县第一中学,Xingshan,NO.1 Senior Middle School,