5.7汽车火车转弯(1)

此时 N<mg ，汽车速度越大压力越小，有最大速度 v 此时汽车对桥面无压力，超过这个速度，汽车就会脱离桥面运动。
gr
，
2.汽车过凹形桥底时：
v Fn N mg m r
2
（N mg）r V m
此时 N>mg ，速度越大，压力也越大。
因此，凸形桥所受车的压力更小，稳定性更强。
小
思考 ： 火车与汽车转弯时，如何实现与自行车 和飞机相同的效果呢 ?
二、火车转弯
思考：
火车转弯时什么力提 供向心力？
火车车轮与轨道结构图
若内外轨等高，外轨对轮缘的侧压力提供向心力：
FN
F
F
G a：此时火车受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。 b：向心力完全由外轨对轮缘的弹力F提供。 c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量 很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨发生事故。
小结：
1、火车铁轨、车轮结构特点 2、铁轨弯道处------外高内低
3、火车合力与向心力关系：
mg tan q = m
V2
r
4、转弯时要以规定速度行驶
V限
grtanq
5、当V＞V限 时外轨对外轮缘有弹力 当V＜V限 时内轨对内轮缘有弹力
一、汽车转弯 问题：什么力充当汽车转 弯需要的向心力？
FN
N
合力沿水平方向：
q
θ

mg
Fn
Fn= FN sinθ
或
Fn= mgtanθ
q
m g
思考：火车以多大速度过弯最理想呢？
N
q
分析：
v mg tan q m r
2
F
mg
即v rg tanq
2
q
即v rg tanq
思考： 若火车的速度超过或者低于这个速度，火车 车轮与轨道之间会发生什么样的作用力呢？
2、汽车过凹形桥： 思 考： 分 析：
N mg
汽车静止在桥底与通过桥 底受力情况是否相同？ 汽车通过桥底时的向心力 由什么力提供？
Fn
v2 N mg m r
（N mg）r V m
N
N mg
mg
总结：
1.汽车过凸形桥顶时：
v2 Fn mg N m r
（mg - N）r V m
§5.7 生活中的圆周运动
1.汽车火车转弯问题
复习：
1、向心力的公式？ F m
v rω 2 r
2
2、物体做匀速圆周运动的条件是什么？
F合=Fn
3、向心力是否像重力、弹力、摩擦力一样 是一种新的性质力吗？
引入：
问题1：水平道路上，自行车转弯时，身体为什么 向内倾斜？
问题2：飞机在转弯时，必须使机身产生一定的 倾斜，这样做是为了什么呢？
结
火车转弯 汽车转弯
汽车过桥
解决圆周 运动问题 关键在于 找出向心 力的来源
F m r
2
v F m r
2
4 F m 2 r T
2
练习：如图所示，是从一辆在水平公路上 行驶着的汽车后方拍摄的汽车后轮照片。 从照片来看，汽车此时正在( B ) A．直线前进 B．向右转弯 C．向左转弯 D．不能判断
汽车静止在桥顶与通过桥 顶受力情况是否相同？ 汽车过拱桥桥顶的向心力 由什么力提供？（设桥的半径为r） N=mg
N
mg
N mg
讨 论：
汽车过桥时需要有速度限制吗？
经凸形拱桥最高点时
N
Fn
v mg N m r
2
mg
当N=0时， v gr 时，汽车速度达到最大值， 此时汽车对桥面无压力．
当堂练习
1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮 胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( D ) A. a处 B. b处 C. c处 D. d处
a b c d
可能飞离路面的地段应是？
例题 1： 一质量为m的汽车沿转弯半径为 40m的水平公路面转弯,若路面对车的 最大静摩擦力为车重的0.5倍，为使 汽车顺利转弯而不发生滑动的车速最 大值是多少？
因此，为了克服火车在转弯时与轨道产 生的侧向压力，现实中的火车轨道转弯处都 是外轨高于内轨的设计，如下图：
车轮、轨道截面简图
排除了车轮与轨道之间的侧向压力，那么火车 做圆周运动的向心力由谁来提供呢？
FN
Fn
G
问题4：通过图解，当火车车速适合，即不与铁 轨发生相互的侧向压力时，如何用相关的物理量 来表示F合？
例题、一辆质量为1000kg的赛车正以14m/s 的 速度进入一个圆形跑道,已知跑道半径为50m,求：
（1）此赛车转弯所需的向心力是多大? （2）当天气晴朗时,赛车和路面之间的摩擦系 数是0.60,问比赛过程中赛车是否能顺利通过弯 道? （3）在雨天时,赛车和路面之间的摩擦系数是 0.25,问比赛过程中赛车是否能顺利通过弯道?
N
f
mg
结论：地面对汽车的摩擦力提供 了汽车转弯的向心力。当 静摩擦力达到最大值时， 汽车速度也达到允许的最 大值。 思考： 如果你是一名司机，过弯 时需要注意什么？
v f m r
2
三、汽车过桥
思考：
我们平时只见过上凸的拱桥，却从 来没见过下凹的拱桥，把桥做成上凸的 设计有什么好处呢？
1、汽车过凸形桥： 思 考： 分 析：
例题 3：市内公共汽车在到达路口转弯前，车内 广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车 辆转弯，请扶好扶手”，这样可以（ C） Ａ、提醒包括坐着、站着的全体乘客拉好 扶手以免车辆转弯时可能向前倾倒 Ｂ、提醒包括坐着、站着的全体乘客拉好 扶手以免车辆转弯时可能向后倾倒 Ｃ、主要提醒站着的乘客拉好扶手以免车 辆转弯时可能向轨道外侧倾倒 Ｄ、主要提醒站着的乘客拉好扶手以免车 辆转弯时可能向轨道内侧倾倒