4.生活中的圆周运动一、火车转弯【思考】火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗?火车的车轮设计有什么特点?提示:火车转弯时外轨与内轨的高度不一样,外高内低。火车的车轮设计有突出的轮缘。1.火车车轮的结构特点:火车的车轮上有突出的轮缘,火车行驶时,有轮缘的一侧在轨道内。作用:有助于固定运动轨迹。2.火车在弯道上的运动特点:圆周运动,有指向圆心的向心加速度。3.向心力的来源:当内外轨一样高时,____________的________提供向心力。当内外轨有高度差时,依据规定的速度行驶,____________________提供向心力。外轨对轮缘弹力重力与支持力的合力二、汽车过拱形桥汽车过凸形桥汽车过凹形桥受力分析向心力Fn=_____=Fn=_____=mg-FNFN-mg2vmr2vmr汽车过凸形桥汽车过凹形桥对桥的压力FN′=_________FN′=_________结论汽车对桥的压力小于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力_____汽车对桥的压力大于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力_____2vmgmr2vmgmr越小越大三、航天器中的失重现象【思考】物体放在水平桌面上,它会对桌面产生压力;如果航天器绕地球做圆周运动,那么航天器中的物体会对航天器产生压力吗?提示:航天器中的物体不会对航天器产生压力。1.向心力分析:宇航员受到的_________与__________________的合力为他提供向心力。_____=。2.失重状态:当v=_____时,座舱对宇航员的支持力为零宇航员处于完全失重状态。地球引力座舱对他的支持力mg-FN2vmRRg四、离心运动1.涵义:物体沿_________飞出或做逐渐远离圆心的运动。2.原因:向心力突然消失或_____________提供所需要的向心力。切线方向合外力不足以一火车转弯1.铁路的弯道:(1)如果铁路弯道的内外轨一样高,外侧车轮的轮缘挤压外轨,使外轨发生弹性形变,外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力,如图甲所示,但是火车的质量很大,靠这种办法得到向心力,轮缘与外缘间的相互作用力太大,铁轨和车轮极易受损。(2)如果在弯道处使外轨略高于内轨,如图乙所示,火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的,而是指向斜向弯道的内侧,它与重力的合力指向圆心,为火车转弯提供了全部或部分向心力,减轻了轮缘与外轨的挤压。2.火车转弯时的规定速度:(1)相关物理量:若火车转弯时的向心力完全由重力mg和支持力FN的合力提供,设内、外轨间的距离为L,两轨高度差为h,火车转弯半径为R,火车的质量为m。(2)理论分析:根据几何关系知sinθ=;由图示火车的受力情况可得,tanθ=,当θ很小时,近似认为sinθ=tanθ,即,所以F合...
