轉(zhuǎn)彎的物理密碼

-----生活中的圓周運(yùn)動（第一課時）“圓周”宇宙（單元整體）第一站：公式實驗室（圓周運(yùn)動、向心力公式）第二站：轉(zhuǎn)彎的物理密碼（汽車、火車轉(zhuǎn)彎）第三站：穹頂挑戰(zhàn)（拱橋與豎直方向圓周運(yùn)動）第四站：離心叛逃計劃（離心現(xiàn)象與應(yīng)用）思考：為什么小米su7ultra能在高速過彎時這么平穩(wěn)？

背后的物理原理是什么？

任務(wù)一

水平路面轉(zhuǎn)彎探究1、當(dāng)小米su7ultra在水平路面轉(zhuǎn)彎的過程中，汽車在做什么運(yùn)動？圓周運(yùn)動2、向心力是由誰來提供？靜摩擦力3、小米su7ultra不發(fā)生側(cè)滑的安全速度是？所以，當(dāng)汽車所受最大靜摩擦力提供向心力時，解得，汽車轉(zhuǎn)彎時的安全速度：

由此可見:當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時,存在一個安全通過的最大速度,如果超過了這個速度,汽車將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。破解小米轉(zhuǎn)彎速度快的密碼：高性能熱熔胎（μ=1.2）普通家用汽車輪胎（μ=0.8）如圖所示為小米su7ultra自動泊車全景示意圖。汽車按圖示路線（半徑為6m的圓弧與長為5m的直線構(gòu)成）順利停車。汽車與地面間的動摩擦因數(shù)為0.3（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），重力加速度，汽車可視為質(zhì)點，下列說法正確的是（）A．汽車在轉(zhuǎn)彎過程中受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用B．汽車在轉(zhuǎn)彎過程中做勻變速曲線運(yùn)動C．汽車在轉(zhuǎn)彎過程中的最大允許速度為D．汽車在泊車過程中受到的摩擦力總是與運(yùn)動方向相反CSU7官方宣傳片顯示，其在上海F1賽道T1彎道（r=100m）以150km/h過彎——若按公式計算，μ需達(dá)到2.6！這顯然遠(yuǎn)超輪胎物理極限，難道小米“違背”了物理定律？”思考：賽道為何設(shè)計成外高內(nèi)低？

任務(wù)二

傾斜路面轉(zhuǎn)彎探究1、當(dāng)小米su7ultra在傾斜路面轉(zhuǎn)彎的過程中，汽車在做什么運(yùn)動？圓周運(yùn)動2、向心力是由誰來提供？3、小米su7ultra不發(fā)生側(cè)滑的安全速度是？重力與支持力的合力

此時車輛與路面之間恰好無摩擦力

所需向心力增大

汽車受到指向軌跡內(nèi)側(cè)的摩擦力汽車受到指向軌跡外側(cè)的摩擦力

所需向心力減小

B思考：為什么火車的彎道不能內(nèi)外軌一樣高呢？

任務(wù)三

火車轉(zhuǎn)彎探究車輪的構(gòu)造：火車車輪有突出的輪緣外軌內(nèi)軌[問題]：如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，火車轉(zhuǎn)彎需要的向心力由什么力來提供呢？NFNG內(nèi)軌外軌向心力由外側(cè)軌道對車輪輪緣的彈力提供。缺點：火車質(zhì)量很大，輪緣和外軌間的相互作用力很大，鐵軌容易損壞、變形，發(fā)生危險。外軌對輪緣的彈力外軌略高于內(nèi)軌（傾斜軌道）解決方案火車轉(zhuǎn)彎時，外軌道應(yīng)該適當(dāng)墊高。使火車以一定速度通過彎道時，受到重力與支持力的合力恰好提供向心力，此時內(nèi)軌和外軌同輪緣之間向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供FN均無擠壓。1、軌道對輪緣無擠壓，此時火車的速度為多大？θFNGOF合F合＝mgtanθθ限定速度臨界速度：火車的速度大于或小于這個值時，軌道對輪緣有擠壓嗎？GFNθ①當(dāng)時，F(xiàn)>O內(nèi)軌對輪緣產(chǎn)生向外的彈力。FGFNθF<②當(dāng)時，O外軌對輪緣產(chǎn)生向內(nèi)的彈力。F視頻來自：中小學(xué)智慧教育平臺

課后作業(yè)當(dāng)小米su7ultra高速行駛時，氣流會對跑車形成一個向下的壓力，壓力大小與車速的關(guān)系滿足FN=kv2（k=1.2kg/m）?，F(xiàn)某跑車在水平轉(zhuǎn)彎中測試其尾翼功能，當(dāng)測試車速為90k