人教版 (新课标)必修27.生活中的圆周运动课文配套课件ppt

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实例研究1——火车转弯
第七节 生活中的圆周运动
如图，火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。求：火车转弯过程需要的向心力。（注：为确保安全，铁轨与轮缘之间的最大弹力不得超过2.0×106N）。
解：设向心力由外侧轨道指向圆心的弹力提供
代入数据可得： F=2.4×106N
但外侧轨道提供的弹力最大值：Fm=2.0×106N
“供需”不平衡，后果怎样？如何解决？
弯道铁轨水平时“后果”：1、向心力由外轨对轮缘的弹力F提供； 由F=mv2/r得：r一定时， m,v越大，挤压作用越大，铁轨和轮缘 极易损坏。2、还有可能发生事故……
列车速度过快，容易发生事故
火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，火车轨距l=1.4 m，轨道垫的高度h=0.14m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，则火车速度应该为多少？（θ较小时tanθ=sinθ）
这样设计能确保安全吗?若火车速度与设计速度不同会怎样？
若火车速度与设计速度不同时需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求
过大时：即外侧轨道与轮之间有弹力过小时：即内侧轨道与轮之间有弹力
过大时：火车向外侧运动过小时：火车向内侧运动
“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动
提供物体做圆周运动的力
物体做匀速圆周运动所需的力
学习建议:1、汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表2、研究方法与水平面内圆周运动相同
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。
1、若速度过快，汽车做何种运动？
提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动
2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？(过山车问题）
（4）列已知条件，根据向心力公式求解物体的受力情况或运动情况。
（1）明确研究对象，找出对象做圆周运动的圆心和半径；
（2）对研究对象进行受力分析；
（3）分析研究对象做圆周运动的向心力来源；
向心力来源：①做匀速圆周运动的物体：合外力提供向心力，即F合=F向②非匀速圆周运动的物体：沿半径方向的合力提供向心力，即F合（沿半径）=F向。
★解决圆周运动问题的一般步骤：