高中物理第五章第七節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課件新人教版必修2(參考版)
2024-11-21 12:54本頁面
【正文】 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第七節(jié) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 問題一 火車轉(zhuǎn)彎時(shí) ， 車速為什么有限制？ 火車轉(zhuǎn)彎時(shí) ， 如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌 ， 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對火車的支持力 FN的方向不再是豎直的 ， 而是斜向彎道的內(nèi)側(cè) ，它與重力 G 的合力指向圓心 ， 為火車轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力 ， 這就減輕了輪緣與外軌的擠 壓． 在修筑鐵路時(shí) ， 要根據(jù)轉(zhuǎn)彎處軌道的半徑和規(guī)定的行駛速度 ， 適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差 ， 使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由重力 G 和支持力 FN的合力來提供 ( 如圖所示 ) ． 設(shè)內(nèi)外軌間的距離為 L ， 內(nèi)外軌的高度差為 h ， 火車轉(zhuǎn)彎的 半徑為 R ， 火車轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度為 v0， 由上頁圖所示力的合成得向心力為 F 合 ＝ mg ta n θ ≈ m g s i n θ ＝ mghL(θ 較小時(shí) ， s i n θ ≈ t a n θ ) ， 由牛頓第二定律得： F 合 ＝ mv20R， 所以 mghL＝ mv20R， 即火車轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度 v0＝ R g hL. 由于鐵軌建成后 ， h 、 L 、 R 各量是確定的 ， 故火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速應(yīng)是一個(gè)定值． 名師點(diǎn)睛 ： (1 ) 當(dāng)火 車行駛速率 v ＝ v0時(shí) ， 火車對內(nèi)外軌均無側(cè)向壓力． (2 ) 當(dāng)火車行駛速率 v v0時(shí) ， 外軌道對輪緣有側(cè)向壓力． (3 ) 當(dāng)火車行駛速率 v v0時(shí) ， 內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)向壓力． 同理 ，高速公路、賽車的彎道處也是外高內(nèi)低，使重力和支持力的合力提供車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力，減小由于轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的摩擦力對車輪的損壞． ? 嘗試應(yīng)用 1 ． 關(guān)于鐵路轉(zhuǎn)彎處內(nèi)軌和外軌間的高度的關(guān)系 ， 下列說法正確的是 ( C ) A ． 內(nèi)軌與外軌一樣高 ， 以防列車傾倒 B ． 因?yàn)榱熊囋谵D(zhuǎn)彎處有向內(nèi)傾倒的可能 ， 故一般使內(nèi)軌高于外軌 C ． 外軌比內(nèi)軌略高 ， 這樣使列車順利轉(zhuǎn) 彎 ， 減少輪與鐵軌間的擠壓 D ． 以上說法都不對 問題二 怎樣解決拱形橋問題？ 1 ． 汽車過拱橋：若汽車過拱橋頂時(shí)向心力完全由重
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