第五節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用一、氣體分子速度大小的測(cè)定

1920年，史特恩應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)定氣體分子的速率。圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)時(shí)間等時(shí)性氣體分子速率氣體分子圓筒勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)問(wèn)題思考為什么雨天汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)更容易發(fā)生側(cè)滑？二、汽車轉(zhuǎn)彎汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎時(shí)，有向外側(cè)滑出的趨勢(shì)，地面對(duì)車輪有指向內(nèi)側(cè)的靜摩擦力，這個(gè)力提供汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力。Ff靜課堂活動(dòng)：典型例題1：質(zhì)量為m＝60t的火車以v＝10m/s的速度勻速率通過(guò)一段半徑r＝100m的圓形水平彎道。（1）若兩條軌道高度相同，求輪緣受到的壓力大小；（2）要使輪緣不受側(cè)向壓力，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)軌道？圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)F輪F′課堂活動(dòng)：典型例題1：質(zhì)量為m＝60t的火車以v＝10m/s的速度勻速率通過(guò)一段半徑r＝100m的圓形水平彎道。（2）要使輪緣不受側(cè)向壓力，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)軌道？圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)（2）火車重力與鐵軌對(duì)火車支持力的合力提供向心力讓外軌高于內(nèi)軌，使軌道平面與水平面保持傾角為5.71°圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)三、火車轉(zhuǎn)彎

在修建鐵路轉(zhuǎn)彎道時(shí)，通常使軌道平面與水平面保持一個(gè)傾角，讓外軌高于內(nèi)軌，這樣，火車重力與鐵軌對(duì)火車支持力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力。圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)四、離心現(xiàn)象1、做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，如果受到的力不足以提供所需的向心力，物體就會(huì)遠(yuǎn)離圓心，這就是離心現(xiàn)象。2、如果汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率大、或轉(zhuǎn)彎半徑小、或雨天路面濕滑，靜摩擦力不足以提供向心力，汽車將向外滑出發(fā)生事故。F＝0F＝mω2rF＜mω2r課堂活動(dòng)：典型例題2：一輛質(zhì)量m＝2×103kg的汽車以v＝20m/s的速度駛過(guò)半徑為r＝50m的圓環(huán)形水平車道，這輛汽車會(huì)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力Ff靜大＝1.4×104N。圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)GFNF靜汽車以該速度轉(zhuǎn)彎所需的向心力為課堂活動(dòng)：典型例題3：如圖，圓盤(pán)可繞通過(guò)中心且垂直于盤(pán)面的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，質(zhì)量為m的木塊與轉(zhuǎn)軸之間距離為r，木塊與圓盤(pán)之間的最大靜摩擦力為Ff靜大。分析木塊相對(duì)于圓盤(pán)不發(fā)生滑動(dòng)需要滿足的條件。圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)GFNF靜圓盤(pán)對(duì)木塊的靜摩擦力提供向心力木塊相對(duì)于圓盤(pán)不發(fā)生滑動(dòng)，靜摩擦力足以提供轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的向心力即：Ff≥F向＝mω2r又Ff靜大≥Ff故不發(fā)生滑動(dòng)的條件：Ff靜大≥mω2r課堂活動(dòng)：典型例題4：如圖，半徑為r的圓桶繞豎直中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω，質(zhì)量為m的物體靠在圓桶內(nèi)壁與圓桶保持相對(duì)靜止，它與圓桶的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。分析物體相對(duì)于圓桶內(nèi)壁不下滑需要滿足的條件。圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)GFf靜FN圓桶對(duì)物體的彈力提供向心力FN＝mω2r豎直方向上物體不下滑，F(xiàn)f靜＝G又Ff靜大＝Ff＝μFNω越大，F(xiàn)N越大，F(xiàn)f靜大越大，物體越不容易下滑μFN＝μmω2r＝mg故不下滑的條件是課堂活動(dòng)：典型例題5：質(zhì)量為800kg的汽車駛上圓弧半徑r為50m的拱形橋，以多大速率經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)恰好騰空，對(duì)橋沒(méi)有壓力？圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第五節(jié)vG騰空時(shí)車對(duì)橋沒(méi)有壓力，橋?qū)囈矝](méi)有支持力，此時(shí)車的重力提供向心力課堂活動(dòng)：典型例題6：如圖，過(guò)山車模型的圓軌道半徑r，不計(jì)一切摩擦，為保證過(guò)山車能沿圓軌道安全經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)，過(guò)山車到達(dá)最高點(diǎn)