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歡迎進入物理課堂 早在公元前6世紀 古希臘的畢達哥拉斯學(xué)派就認為 一切立體圖形中最美的是球體 一切平面圖形中最美的是圓形 天體至圓 萬物做到極精妙者 無有不圓 圣人之德 古今之至文 法帖 以至一藝一術(shù) 必極圓而后登峰造極 清 張英 聰訓(xùn)齋語 萬物皆以圓統(tǒng)之 圓是宇宙運行的規(guī)律 是人類社會發(fā)展的規(guī)律 是萬事萬物生滅不息的總規(guī)律 馬建勛 圓點哲學(xué) 被譽為 天空立法者 的開普勒認為 勻速圓周運動是最為完美的運動 5 8生活中的圓周運動 受力分析 Ff 提供向心力 火車以半徑R 300m在水平軌道上轉(zhuǎn)彎 火車質(zhì)量為8 105kg 速度為30m s 鐵軌與車輪之間的動摩擦因數(shù) 0 25 向心力由軌道指向圓心的靜摩擦力提供 代入數(shù)據(jù)可得 Ff 2 4 106N 但軌道提供的靜摩擦力最大值 Ff靜m mg 1 96 106N 供需 不平衡 如何解決 輪緣與外軌間的相互作用力太大 鐵軌和車輪極易受損 外軌對輪緣的水平彈力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力 這種方法在實際中可取嗎 為什么 例 火車速度為30m s 彎道的半徑R 900m 火車的質(zhì)量m 8 105kg 轉(zhuǎn)彎時輪緣對軌道側(cè)向的彈力多大 F 8 105N 賽道的設(shè)計 當外軌略高于內(nèi)軌時 火車受力 垂直軌道面的支持力N 火車向心力的來源 由G和N的合力提供 h 豎直向下的重力G 彎道的圓心在哪兒 h h N h F 如圖 斜面軌道傾角為 轉(zhuǎn)彎半徑R 要使車輪對內(nèi)外軌都無壓力 質(zhì)量為m的火車運行的速率應(yīng)該多大 火車拐彎應(yīng)以規(guī)定速度行駛 G 火車行駛速率v v規(guī)定 當火車行駛速率v v規(guī)定時 當火車行駛速率v v規(guī)定時 G N N 火車行駛速率v v規(guī)定 G N N 外軌對輪緣有側(cè)壓力 內(nèi)軌對輪緣有側(cè)壓力 列車速度過快 造成翻車事故 FN G 即汽車對橋的壓力大于其所受重力 處于超重狀態(tài) 2 汽車過凹橋 在最低點時 車對凹橋的壓力怎樣 1 汽車靜止在橋上與通過橋時的狀態(tài)是否相同 FN G即汽車對橋的壓力小于其所受重力 處于失重狀態(tài) 3 汽車過凸橋時 在最高點時 車對凸橋的壓力又怎樣 當汽車行駛速度越大 汽車對橋面的壓力越小 當時 壓力FN為零 處于完全失重狀態(tài) 4 若汽車的運動速度變大 壓力如何變化 思考與討論 地球可以看做一個巨大的拱形橋 橋面的半徑就是地球的半徑 地面上有一輛汽車在行駛 根據(jù)上面的分析 汽車速度越大 地面對它的支持力就越小 會不會出現(xiàn)這樣的情況 速度大到一定程度時 地面對車的支持力是零 這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少 在航天器中所有和重力有關(guān)的儀器都無法使用 彈簧測力計無法測量物體的重力 無法用天平測量物體的質(zhì)量 但仍能測量拉力或壓力的大小 利用完全失重條件的科學(xué)研究 液體呈絕對球形 制造理想的滾珠 制造泡沫金屬 課堂練習(xí) 1 質(zhì)量m 100t的火車在軌道上行駛 火車內(nèi)外軌連線與水平面夾角為370 彎道半徑R 30m 南 1 當火車的速度v1 10m s時 軌道何處受側(cè)壓力 方向如何 中 2 當火車的速度v2 15m s時 軌道何處受側(cè)壓力 方向如何 北 3 當火車的速度v3 20m s時 軌道何處受側(cè)壓力 方向如何 課堂練習(xí) 2 一輛質(zhì)量m 2 0t的小轎車 駛過半徑R 100m的一段圓弧形橋面 南 1 若橋面為凹形 汽車以20m s通過橋面最低點時 對橋面的壓力是多大 中 2 若橋面為凸形 汽車以10m s通過橋面最高點時 對橋面的壓力是多大 北 3 汽車以多大速度凸形橋面頂點時 對橋面剛好沒有壓力 開放設(shè)計 一高速公路設(shè)計運行時速為108km h 其中一轉(zhuǎn)彎處設(shè)計圓弧半徑為300m 已知汽車輪胎與地面的最大靜摩擦因數(shù)為0 25 請你為該處路面提供設(shè)計方案 謝謝 5 8生活中的圓周運動 一 鐵路的彎道 1 水平軌道 彈力提供向心力2 斜面軌道 重力與支持力的合力提供向心力二 拱形橋 1 凹形橋 超重2 凸形橋 失重三 航天器中的失重現(xiàn)象 時 完全失重 板書設(shè)計 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全