向心力的实例分析向心力的实例分析.pptVIP

为了减轻轮轨之间的挤压作用，在转弯处，路面应该是怎样的？这样做有什么好处？对车速有要求吗？ 由此可见：车速的大小影响轨轮之间的挤压，影响铁轨的寿命。 例题 　　轻杆长　　　　　，杆的一端固定着质量　　　 的小球。小球在杆的带动下，绕水平轴O在竖直平面内作圆周运动，小球运动到最高点C时速度为2m/s，求此时小球对细杆的作用力。 * 向心力的实例分析 1-1.汽车拐弯： （1）水平路面上转弯 静摩擦力提供向心力 一、拐弯问题 2-1.火车拐弯： 1.铁轨和车轮的结构 外轮和外轨 内轮和内轨 正轮和耳朵 2.讨论火车转弯时所需向心力。 (1)内外轨道一样高时： F 向心力由外侧轨道对 轮缘的侧向挤压力提供 N G 车速越快轮轨之间作用力越大，轨越容易损坏。 (2)当外轨略高于内轨时： 火车受力： 竖直向下的重力 G G 垂直轨道面的支持力 FN FN F 火车的向心力：由G和FN的合力提供 在外轨略高于内轨时，火车转弯对轨道的侧压力分析 G N F 火车的向心力： (a)当 时， 车轮对内外轨都无侧压力。 由G和FN的合力提供 火车行驶速率vv规定 （b）当火车行驶速率vv规定时， （c）当火车行驶速率vv规定时， G N N‘ 火车行驶速率vv规定时 G N N’ 外轨对轮缘有侧压力； 内轨对轮缘有侧压力。 通过以上讨论可知：在修筑铁路时，转弯处内外轨要有高度差，倾斜度根据转弯处的半径和规定的车速来确定 火车行驶到弯道时一定要按规定的速度行驶 列车速度过快，造成翻车事故 1-1.汽车拐弯： （1）水平路面上转弯 静摩擦力提供向心力 一、拐弯问题 （2）为利于汽车转弯,路面也要倾斜 二、竖直面内完整的圆周运动 汽车过桥问题 汽车以速度v过半径为r的拱桥时受到的支持力 【解】由牛顿第二定律得： 汽车受到的支持力小于重力。 FN G 当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度） 属失重现象。 ａ竖直向下 问题：汽车能否沿着圆弧的内轨道运动？ mg FN 2-1.光滑轨道结构—过山车 T mg T mg 过最高点的最小速度是多大? O 3-2. 绳物结构—水流星 用绳系着小球在竖直平面内做圆周运动。 【例1】有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m．(g取10 m/s2) 试计算铁轨受到的侧压力大小； 解析：外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力， 所以有FN＝105 N 由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于105 N. 为满足我国经济迅速发展的需要，我国的铁路运输经过了多次提速；当火车运行速度从120 km/h提高到200 km/h时，为使转弯处铁轨不受侧压力，在对转弯处铁路改造时，下列做法可行的是(　　) A．使内、外轨的高度差适当增大些 B．使内、外轨的高度差适当减小些 C．适当增加火车的质量 D．适当增大转弯的半径 A D 1．(2010年台州中学第一次统考)火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是(　A　) A．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损 B．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损 C．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损 D．以上三种说法都是错误的 2．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处有(　B　) A．车对两种桥面的压力一样大 B．车对平直桥面的压力大 C．车对凸形桥面的压力大 D．无法判断 (1)当 时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出，此时水作圆周运动所需向心力刚好完全由重力提供，此为临界条件。 (2)当 时，Ｎ０，杯底对水有一向下的力的作用，此时水作圆周运动所需向心力由Ｎ和重力Ｇ的合力提供。 　 (3)当 时，Ｎ０，实际情况杯底不可能给水向上的力，所以，此时水将会流出杯子。 过最高点的最小速度是多大? V=0 Ｌ 3-3.有约束物类型---杆物结构 　　小球固定在轻质杆上，在竖直平面内做变速圆周运动。 最低点B的速度 最高点A的速度 m的受力情况 圆管 杆 绳 A O m B L 重力、绳的拉力 A O m B L 重力、杆的拉力或支持力 A O m B R 重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力 总结：竖直平面内的变速圆周运动