当火车行驶速率v>v0时
外轨对轮缘有侧压力
FN
FN′
G 火车行驶速率v>v0
2020年山东省微山县第一中学网络课 堂高一 物理必 修二6.4 生活中 的圆周 运动一 (1)课 件 (共35张PPT)
mg tanq m v02
r
当火车行驶速率v<v0时
内轨对轮缘有侧压力
FN′ FN
G
火车行驶速率v<v0
设计方案
研究与讨论
1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？
实际火车与轨道设计中， 利用轮缘可增加小部分的向心力；
垫高外轨可增加较多的向心力。
当外轨略高于内轨时
火车受力
竖直向下的重力G
FN
垂直轨道面的支持力N
h
火车向心力的来源
G
q
由G和FN的合力提供
弯道的圆心在哪儿？
FN
FN
O2
qF
h
G
q
h
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列车速度过快，造成翻车事故
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3、汽车过凹桥，在最低点时，车对凹桥的压力怎
问题：要想汽车在水平弯道上能够安全转弯
问题：汽车刚好能够安全转弯的速度是多少？
mg
m
v02 r
v0
gr
问题：同学们能不能给出一些增大汽车转弯安全性的建议？
可以增大动摩擦因数μ和拐弯半径。
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实例分析二:汽车过拱桥
[竖直面内的圆周运动]
黄石长江大桥
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问题二：
为什么生活中的桥大部分是
而不是
呢?
提示： 1、汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？
2、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力怎样？
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G
F合 mgtanq F合 F向
火车拐弯应以规定速度行驶
如图，斜面轨道倾角
为θ，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?
F合 F向
h
mg tanq m v02
r
N
F
q
G
v0 gr tanq
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1、汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？
2、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力怎样？
v2 Fn G FN m r
FN v
FN
G
m
v2 r
G
FN<G 即汽车对桥的压力小于其所受重力，处 于失重状态。
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复习回顾
• 1、向心力的方向
• 方向始终与V垂直，指向圆心
• 2、向心力效果
• 只改变速度方向！
• 3、向心力的大小
F合
Fn
man
m v2 r
m 2r
4 2
m T2
r
m4 2n2r
• 4、向心加速度的大小
an
v2 r
2r
4 2
T2
r
4 2n2r
经典模型
O圆
锥
FT θ
摆
F合O' mg
F静 FN
Ff
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汽车转弯
受力分析 FN Ff
mg
Fn
mv 2 r
提供向心力 Ff
O
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赛道的设计
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自行车转弯
FN Fn
G
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滚r
mg
筒
FN
r F静 mg
转盘
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§6.4 生活中的圆周运动 2020.3.11
问题一：找不同
找不同
火车轨道的特殊性
发现问题 水平弯道
向心力的来源
由外侧轨道对车轮轮 缘的挤压力F提供,F= mv 2
R
弊端分析：
FN
F
G
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间 的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。