高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动课前预习ppt课件

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小球的向心力来源是什么?
环节一：探究小球在玻璃漏斗中做圆周运动时的受力情况
1.将小球放在玻璃漏斗里，让小球在短时间内离漏斗尖端固定的高度做匀速圆周运动。如果想让小球做圆周运动的高度变化，该如何操作?
2.如果漏斗不动，小球主动转动，小球在固定高度做圆周运动的向心力由什么力提供? 已知小球质量m，倾斜角度θ，运动半径r，A、B两位置的线速度大小是否相同? 请解释小球做圆周运动的高度变化的原因。
倾斜路面的好处是什么?
环节二：分析水平面火车转弯过程的圆周运动
2022年对2013年7月24日西班牙列车脱轨的调查显示，这列火车脱轨的路段是一处急转弯，限速80 km/h，但当时列车的行驶速度是179 km/h。调查还显示，司机在事故发生前几秒钟接听了电话。司机的律师告诉媒体，事故发生地一段铁路路标丢失以及其他安全措施不足引发了脱轨，而不是接听电话。事故造成大约80人死亡，150人受伤。
中国铁路经过第六次大提速，现在铁路主要干线上列车的速度已经提高到每小时200~250千米。其中京沪高铁可达到每小时380千米。如果你是铁路工程师，如何保证火车转弯安全的同时并减缓设施的老化?
在实际生活中火车的车轮和轨道有什么特点? 若火车在水平轨道转弯，是否存在由于圆周运动产生对铁轨的挤压力? 挤压内轨道还是外轨道?
我国自主研发的CR400AF电力动车组，最高运营速度达到350 km/h(约为100 m/s)，8节车厢编组，总质量约为500吨，工程设计弯道最小曲线半径为5 000 m(可近似认为轨道转弯处的半径R=5 000 m)。若转弯处轨道是水平的，请计算动车以100 m/s的速度转弯时需要的向心力是多大? 为了减少动车对轨道的挤压和避免事故，生活中动车转弯处的轨道结构有什么特点? 此时动车向心力的来源是什么?
水平轨道上运行的动车，它转弯时需要的向心力主要来源于轨道对外轮的压力。上述情境中，动车在水平轨道上以100 m/s的速度转弯时需要的向心力约为106 N。
为了减少动车转弯对轨道的损害，设计时，在铁路的弯道处，内、外轨有高度差。
若已知火车的质量m，轨道倾斜角度θ，转弯半径r。若火车对轨道没有挤压，求火车做匀速圆周运动的线速度大小。若火车转弯时大于这个速度，火车是否会像漏斗模型中的小球一样向上运动?
（2）当火车速度v>v0时，火车有离心运动趋势，外轨与轮缘间存在侧向挤压力。 （3）当火车速度v