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7、7、生活中的圆周运动思考：•在平直轨道上匀速行驶的火车，火车受几个力作用？这几个力的关系如何？那火车转弯时情况会有何不同呢？•火车转弯时是在做圆周运动，那么是什么力提供向心力？实例一、铁路的弯道一、铁路的弯道一、铁路的弯道一、铁路的弯道车轮的构造车轮的构造火车车轮有突出的轮缘铁路的弯道——内外轨道一样高GGNN2vFFmr向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力.靠这种办法得到的向心力缺点是什么？如何解决这一实际问题？FFGFNF合αnFF合Rvmmg2tan火车转弯规定临界速度:tanvRg临界解析：重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力【最佳方案】外轨略高于内轨•【研究与讨论】如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？RghoLv（1）当火车行驶速率v等于规定速度时，内、外轨道对轮缘都没有侧压力．（2）当火车行驶速度v大于规定速度时，外轨道对轮缘有侧压力．（3）当火车行驶速度v小于规定速度时，内轨道对轮缘有侧压力．ovovov总结注意1、火车转弯时向心力是水平的．从这个例子我们进一步知道：2、向心力是按效果命名的力，如果认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用，还要再受到一个向心力，那就不对了。公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。那么是什么力提供汽车的向心力呢？思考：实例二、拱形桥二、拱形桥二、拱形桥二、拱形桥讨论质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．汽车经拱形桥最高点时：当（临界速度）时，汽车对桥面无压力．vRgmgFN2NvmgFmR根据牛顿第二定律F=ma：由牛顿第三定律可知：汽车对桥面压力'NNFF'NFmg2NvFmgmmgR拓展凹形桥凹形桥下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?汽车经凹形桥最低点时：FNG2NvFmgmR根据牛顿第二定律F=ma：2NvFmgmgR由牛顿第三定律可知：汽车对桥面压力'NNFF'NFmg用模拟实验验证分析注意观察指针的偏转大小比较三种桥面受力的情况mgmgFNFNmgmgmgmgFNFNFNFN'NFmg2'NvFmgmmgr2'NvFmgmmgr汽车对桥面的压力超重失重状态最高点最低点失重失重超重超重2vNGmGr2vNGmGr小结：小结：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……思考与讨论该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．分析假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动,速率为V，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．通过求解你可以得出什么结论?三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象F=rvm2提供物体做圆周运动的向心力提供物体做圆周运动的向心力物体做圆周运动所需要的向心力物体做圆周运动所需要的向心力当“”“”供需平衡时，物体做圆周运动想一想：当“供”“需”不平衡时，物体将如何运动呢？观察