物理:5.8《生活中的圆周运动(1)》学案(新人教必修2)
物理:5.8《生活中的圆周运动(1)》学案(新人教必修2)第2页

A.当火车恰以速度转弯时,所需向心力恰由重力和支持力的合力提供,火车车轮轮缘与内外轨均无侧压力,称为理想转弯速度。

B.当火车转弯时的实际速度比理想速度大时,火车有向外轨运动的趋势,外轨会对轮缘产生一个侧压力(指向圆心),这个侧压力和重力和支持力的合力共同提供火车转弯的向心力。这种情况,外轨和外轮都容易磨损,甚至损坏,如果速度过大,还会发生出轨事故。

C.当火车转弯时的实际速度比理想速度小时,火车有向内轨运动的趋势,内轨会对轮缘产生一个侧压力(方向远离圆心),这个侧压力把重力和支持力的合力"抵消"掉一部分之后提供火车转弯的向心力。这种情况,内轨和内轮都容易磨损,甚至损坏。

(4)同理,高速公路、赛车、滑冰的弯道处也是外高内低,使重力和支持力的合力提供车子转弯时所需的向心力。自行车转弯时车身的倾斜、飞机转弯时机翼的倾斜也是这个道理。但在速度不高、车子质量不大的情况下,这时需要的向心力比较小,完全可以由摩擦力提供,就不需要再这样设计路面了。

2.汽车转弯:

(1)路面水平时转弯所需的向心力由________________力提供,若转弯半径为R,路面与车轮之间的最大静摩擦为车重的K倍,汽车转弯的最大速度为_____________。

(2)高速公路的转弯处,公路的外沿设计的比内沿略高,若汽车以设计速度转弯时,汽车转弯的向心力由_______________力提供。

问题:l、试分析摩托车、自行车转弯时向心力的来源。

2、试分析飞机转弯的向心力的来源。

【例一】在实际修筑铁路时,要根据弯道半径和规定的行驶速度,适当选择内外轨的高度差,如果火车按规定的速率转弯,内、外轨与车轮之间没有侧压力,那么如果火车以小于规定的速率转弯,则( )

A.仅内轨对车轮有侧压力 B.仅外轨对车轮有侧压力

C.内、外轨对车轮都有侧压力 D.内、外轨对车轮均无侧压力

【例二】在高速公路的拐弯处,路面造得外高内低,即当车向右拐弯时,则左侧的路面比右侧的要高一些,路面与水平面间夹角为,设拐弯路段是半径为R的圆弧,要使车速为时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零,应等于 ( )

A. B. C. D.

【例三】高速公路转弯处,若路面向着圆心处是倾斜的,要求汽车在该处转弯时沿倾斜路面没有上下滑动的趋势,在车速=15m/s的情况下,路面的倾角θ应为多大?(已知弯道半径R=100 m)

二、汽车过拱桥问题研究

1.汽车过拱形桥,通过桥面最高点时速度为零和不为零时的受力情况是不一样的。如果速度为零,则重力和支持力是一对平衡力;如果速度不为零,则重力比支持力大,重力和支持