单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品课件,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品课件,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品课件,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,精品课件,水平面内的圆周运动实例分析,三明二中 罗华权,高一（,5,）班,2019.4.23,水平面内的圆周运动实例分析 三明二中 罗华权 高一（5,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,汽车转弯实例分析,汽车转弯实例分析,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,因素有哪些,呢？,请同学们用学过的,物理知识,来分析一下,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,f,静,横向摩擦力,提供向心力！,切向摩擦力,跟牵引力平衡,(,匀速转弯,),v,俯视图,:,F,牵,f,切,G,N,F,牵,f,切,f,静,汽车在,水平路面,转弯时的受力情况分析,f静横向摩擦力 提供向心力！切向摩擦力跟牵引力平衡(匀速,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？,如果要让汽车,安全转弯，向心力,需要满足怎样的关系？,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,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心力时有：,可得：汽车在水平路面上能完全转弯的最大速度：,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,若汽车在水平路面上转弯时，,思考：,能否通过实验验证？,若汽车在水平路面上转弯时，思考：能否通过实验验证？,O,旋转圆盘模型,绕轴匀速旋转的水平圆盘上放置一小车，小车相对圆盘静止，试分析小车的向心力来源。,小车受力情况：,竖直向下的重力,G,G,竖直向上的支持力,N,N,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,：,由圆盘对小车的,静摩擦力,f,提供,f,O旋转圆盘模型小车受力情况：竖直向下的重力GG竖直向上的支,例,1,设质量为m的汽车沿半径为R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,，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，重力加速度为,g,。要使汽车不侧滑，则汽车行驶的最大速率是多少？,解：,G,N,f,例1 设质量为m的汽车沿半径为R的水平圆形跑道匀速率行驶,(,1,)潮湿路面或者路面有沙粒易出现交通事故，原因：,_,。,(,2,)急弯易出现交通事故，原因,_,。,思考与讨论,由,分析,：,v,减小,R,减小,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的速度？,(1)潮湿路面或者路面有沙粒易出现交通事故，原因：_,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。,有没有解决的方法？解决方法：,交通部北京汽车试验场,海南汽车试验场,汽车试验场,交通部北京汽车试验场海南汽车试验场汽车试验场,汽车在外高内低的弯道上转弯,G,N,F,向心力由重力和支持力的,合力,提供,受力分析,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,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,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？,此时，不需横向摩擦力提供向心力，汽车能够安全转,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,如果在车斜面上转弯的速度不为V，汽车有向弯道外侧滑动的趋势汽,二、火车转弯向心力分析,二、火车转弯向心力分析,观察,火车车轮与铁轨的构造,观察火车车轮与铁轨的构造,你有仔细观察过火车车轮与铁轨的构造，并描述它们的特点？,轮缘半径大于车轮半径,，轨道将两车轮的轮缘卡在里面。,你有仔细观察过火车车轮与铁轨的构造，并描述它们的特点,1.,如果铁路弯道是水平的，那么火车转弯时向心力由什么力提供？,F,向心力,：,向心力由外侧轨道对车轮轮缘的,挤压力,提供,.,1.如果铁路弯道是水平的，那么火车转弯时向心力由什么力提供？,危害：,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，怎样解决这一问题。,危害：由于火车质量大，速度也大，车轮轮缘对外侧轨压力大，所以,合作与探究,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,画出草图,简单计算说明,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,合作与探究 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道设计方案思,G,N,F,合,【,方案剖析,】,火车转弯规定的,临界速度,:,解析：,重力,G,与支持力,N,的合力,F,合,是使火车转弯的向心力,GNF合【方案剖析】火车转弯规定的临界速度:解析：重力G与,L,H,火车转弯规定速度为：,LH火车转弯规定速度为：,火车转弯视频,火车转弯视频,【,研究与讨论,】,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？,【研究与讨论】如果火车在转弯处的速度不等于规定速度,火车行驶速率,vv,规定,当火车行驶速率,vv,0,时，,外轨对轮缘有向里的侧压力,G,N,N,火车行驶速率,vv,规定,时,G,N,N,当火车行驶速率,vv规定当火车行驶速率vv0时，外轨对轮缘,【,物理与生活,】,我国高铁技术快速发展，已进行了六次大提速，时速可高达,250,公里，这为我国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转弯处进行改造吗？应如何改造？,【物理与生活】,例,2,火车在半径,r,900 m,的弯道转弯，火车质量为,810,5,kg,，轨道宽为,l,1.4 m,，外轨比内轨高,h,14 cm,，为了使铁轨不受轮缘的挤压，给你一块路牌来限制火车速度，这块路牌上速度应填多少？,(,很小时，可以近似认为,tan,sin,；,g,取,10 m/s,2,),解析,若火车在转弯时铁轨不受挤压，即由,重力和支持力的合力提供向心力，火车转弯,平面是水平面,。,火车受力如图所示，由牛顿第,二定律得：,由于,很小，可以近似认为,解,式得：,v,30 m/s=108 km/h,N,G,F,合,例2火车在半径r900 m的弯道转弯，火车质量为810,与此相类似，盘旋的鸟或飞机,也是依靠倾斜获取所需要的向心力,拓展,N,F,合,G,与此相类似，盘旋的鸟或飞机,也是依靠倾斜获取所需要的向心力拓,飞机在空中盘旋,飞机在空中盘旋,（,3,）对物体进行受力分析，受力分析找出向心力的来源（半径方向的合力）。,（,2,）明确圆周运动平面，确定运动的轨迹、圆心位置,0,及半径,r,（,1,）明确研究对象（做圆周运动的物体）,解圆周运动问题的分析思路,小结：,（3）对物体进行受力分析，受力分析找出向心力的来源（半径方向,1.,在水平面上转弯的汽车，提供向心力的是,(),A.,重力和支持力的合力,B.,静摩擦力,C.,滑动摩擦力,D.,重力、支持力和牵引力的合力,B,1.在水平面上转弯的汽车，提供向心力的是()B,2.,在世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路面上转弯时，,常常在弯道上冲出跑道，其原因是（）,A.,是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘造成的,B.,是由于赛车行驶到弯道时，没有及时加速造成的,C.,是由于赛车行驶到弯道时，没有及时减速造成的,D.,是由于在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小造成的,【解析】,选,C.,由于路面材料及粗糙程度没变，所以直道弯道的摩擦应该是相同的，故,D,错,.,对汽车受力分析可知真正使车转弯的应该是地面给车的静摩擦力，之所以滑出是由于车速过高需要的向心力大于最大静摩擦力，此时即使转动方向盘也没用，所以,A,、,B,错，只有,C,对,.,C,2.在世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路面上转弯时，【解析,3.,某游乐场里的赛车场地为圆形，半径为,25,0m一赛车和乘客的总质量为100kg，车轮胎与地面间的最大静摩擦力为600N,（1）若赛车的速度达到72km/h，这辆车在运动过程中会不会发生侧移？,（2）若将场地建成外高内低的圆形，且倾角为,45,，要使赛车不受侧向摩擦力，赛车行驶速度为多少？,3.某游乐场里的赛车场地为圆形，半径为250m一赛车和乘客,O,一、旋转圆盘模型,水平绕轴匀速旋转的圆盘上放置一木块，,木块相对圆盘静止，试分析木块的向心力。,木块受力：,竖直向下的重力,G,G,竖直向上的支持力,N,N,水平方向指向圆心的摩擦力,f,木块做圆周运动所需向心力,：,由圆盘对木块的,静摩擦力,f,提供,f,O一、旋转圆盘模型木块受力：竖直向下的重力GG竖直向上的支,二、圆锥摆,小球做,圆锥摆,时细绳长,L,，与竖直方向成,角，,求：小球做匀速圆周运动的角速度,。,O,O,mg,T,F,小球受力：,竖直向下的重力,G,沿绳方向的拉力,T,小球的向心力：,由,T,和,G,的合力提供,解：,L,小球做圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,二、圆锥摆OOmgTF小球受力：竖直向下的重力G沿绳方向的,试分析在竖直放置光滑圆锥内，做匀速,圆周运动小球的运动。,小球受力：,竖直向下的重力,G,垂直圆锥面的支持力,N,G,N,F,小球的向心力,：,由重力和支持力的合力提供,试分析在竖直放置光滑圆锥内，做匀速小球受力：竖直向下的重力,三、飞车走壁模型,摩托车飞车走壁，分析受力情况，解释现象。,三、飞车走壁模型摩托车飞车走壁，分析受力情况，解释现象。,谢谢指导！,谢谢指导！,