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5.8 生活中的圆周运动,受力分析：,Ff,提供向心力,火车以半径R = 300m 在水平轨道上转弯，火车质量为8105 kg，速度为30m/s。铁轨与车轮之间的动摩擦因数=0.25。,向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供,代入数据可得： Ff =2.4106N,但轨道提供的静摩擦力最大值： Ff静m=mg=1.96106N,“供需”不平衡，如何解决？,轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！,外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？,例、火车速度为30m/s，弯道的半径R =900m，火车的质量m =8105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？,F =8105N,赛道的设计,当外轨略高于内轨时,火车受力,垂直轨道面的支持力N,火车向心力的来源,由G和N的合力提供,h,竖直向下的重力G,弯道的圆心在哪儿？,h,h,N,h,F,如图，斜面轨道倾角为，转弯半径R，要使车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大?,火车拐弯应以规定速度行驶,G,火车行驶速率vv规定,当火车行驶速率vv规定时,当火车行驶速率vv规定时,G,N,N,火车行驶速率vv规定,G,N,N,外轨对轮缘有侧压力,内轨对轮缘有侧压力,列车速度过快，造成翻车事故,FNG，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态。,2、汽车过凹桥，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？,1、汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？,FNG 即汽车对桥的压力小于其所受重力，处于失重状态。,3、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？,当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压力越小。当 时，压力FN为零。处于完全失重状态。,4、若汽车的运动速度变大，压力如何变化？,思考与讨论： 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。地面上有一辆汽车在行驶。 根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？,在航天器中所有和重力有关的仪器都无法使用！,弹簧测力计无法测量物体的重力，,无法用天平测量物体的质量,但仍能测量拉力或压力的大小。,利用完全失重条件的科学研究,液体呈绝对球形,制造理想的滚珠,制造泡沫金属,课堂练习,1、质量 m=100t的火车在轨道上行驶,火车内外轨连线与水平面夹角为370 ，弯道半径R=30m。 （南）(1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何? （中）(2)当火车的速度v2=15m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何? （北）(3)当火车的速度v3=20m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何?,课堂练习,2、一辆质量 m=2.0t的小轿车，驶过半径R=100m的一段圆弧形桥面。 （南）(1)若桥面为凹形，汽车以20m/s通过桥面最低点时，对桥面的压力是多大？ （中）(2)若桥面为凸形，汽车以10m/s通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？ （北）(3)汽车以多大速度凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？,开放设计,一高速公路设计运行时速为108km/h，其中一转弯处设计圆弧半径为300m。已知汽车轮胎与地面的最大静摩擦因数为0.25，请你为该处路面提供设计方案。,谢谢！,5-8 生活中的圆周运动,一、铁路的弯道： 1、水平轨道：弹力提供向心力 2、斜面轨道：重力与支持力的合力提供向心力 二、拱形桥： 1、凹形桥： 超重 2、凸形桥： 失重 三、航天器中的失重现象： 时， 完全失重,板书设计,
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