过山车中物理知识

第一课过山车中的物理知识

过山车是一项富有刺激性的娱

乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的

快感令不少人着迷。如果你对物理学

感兴趣，那幺在乘坐过山车的过程中

不仅能够体验到冒险的快感，还有助

于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可

言。这次同物理学打交道不用动脑子，

只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行

了，当然，如果你的身体条件和心理

承受能力的限制，无法亲身体验过山

车带来的种种感受，你不妨站在一旁

仔细观察过山车的运动和乘坐者的反

应。

在开始旅行时，过山车的小列车

是靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的惟一的"发动机"将是引力势能，即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到"山丘"的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它不会消失，而是转化成了动能，也就是运动能。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什幺要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向

下。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨甩出去。车头部的车厢情况就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要"等待"质量中心越过高点被引力推动。

到达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了的一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是为了"平衡"引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来控制的。

过山车中的物理

当你在游乐场乘过山车正以时速近一百公里奔驰之际，你会否想起：为甚么过山车不

需要引擎来推动？乘坐过山车时，为甚么我们倒转了却不会掉下来？

图一剌激的过山车！

第一个问题与能量守恒原理有关。能量可以有许多种不同的形态，例如动能、位能、声能和热等。当你乘上过山车，借着机械和齿轮的推动，过山车会被带到很高的位置。相对于地面，过山车有很大的位能 (图二)。

图二 (a) 过山车被带至最高点。(b) 过山车的位能减少，动能和速度增加。

(c) 通过「山谷」之后，高度和位能将会增加，动能和速度将会减少。

(d)由于机件磨擦，过山车的总能量减少了，所以第二个「山」通常设计得比第一个「山」矮

离地面越高，位能越大。在经过了最高点之后，过山车便开始下滑，速度和动能逐渐增加。基于能量守恒定律，位能会减少，并转化为动能。

当过山车经过了第一个「山谷」时，它具有很大的动能，所以仍能冲上第二个「山」。根据能量守恒原理，过山车可以攀上的高度，与起始滑下时的高度一样。但是，由于机件之间的磨擦，过山车的总机械能量便会减少。因此，许多过山车轨道的第一个「山」是最高的，之后的便越来越矮。

第二个问题，则与向心力有关，原理较复杂。根据牛顿第一定律，在没有外力的影响下，物体会沿直线作均速运动。如果过山车没有受外力作用，就会沿轨道切线的方向运

动 (图三)。但既然过山车会转弯，就必定有力的作用。假设过山车的质量是，正以

速度前进，而过山车的轨道是个半径为的圆形，那么所需的向心力便是。

问题是，这个力从何而来？

图三如果我们假想没有外力作用，根据牛顿第一定律，

过山车将会沿切线方向均速运动。

为了简单起见，让我们考虑过山车在最高点的情况 (图四)。如果过山车在最高点仍有

很高的速度，转弯所需要的向心力便会比较大。过山车本身的重量固然可提供部分的向心力，但假如所需的向心力比车的重量大 ( )，部分所需

的向心力便要由路轨给予过山车的反作用力提供，两部分加起来我们

有。此时如果速度越大，过山车与路轨之间的相互作用力也越大，

它便越紧贴着路轨，不会掉下来。相反，如果过山车的速度较低，作用力就会较小甚至接近零，过山车便很容易掉下来了。换句话说，过山车不会掉下来，是因为它有很高的速度。

图四过山车在最高点时力的平衡状况。

请试试以下的简单实验：准备一条绳，一只纸杯。用绳缚紧杯子的边缘，然后在杯内注入一些水，大约半满。当你用力挥动绳使杯子作圆周运动时 (就好象西部牛仔一样)，你会发现水不会泻下！这是因为杯子的底部为杯中的水提供了向心力。

游乐园中的物理学.

对“游乐场中的物理学” 课题的探讨与研究 课题组成员： 年级专业班级： 结题时间：

一、过山车 过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了。当然，如果你受身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。 在刚刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力势能，即由势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。 第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过

山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘略矮一点的原因。 过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨飞出去。 车头部的车厢情况就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”质量中心越过高点被引力推动。 过山车的竖直立环是一种离心机装置，当列车接近回环时，乘客的惯性速度笔直地指向前方。但车厢一直沿轨道行进，使乘客的身体无法按直线运动。于是重力推着乘客离开车厢的地板，而惯性则将乘客向地板方向挤压。乘客本身的外向惯性产生惯性

关于生活中的物理知识大全

生活中的物理知识大全 厨房中的物理知识? 我们认真观察厨房里燃料、炊具，做饭、做菜等全部过程，回忆厨房中发生的一系列变化，会看到有关的物理现象。利用物理知识解释这些现象如下： 一、与电学知识有关的现象? 1、电饭堡煮饭、电炒锅煮菜、电水壶烧开水是利用电能转化为内能，都是利用热传递煮饭、煮菜、烧开水的。? 2、排气扇（抽油烟机）利用电能转化为机械能，利用空气对流进行空气变换。? 3、电饭煲、电炒锅、电水壶的三脚插头，插入三孔插座，防止用电器漏电和触电事故的发生。? 4、微波炉加热均匀，热效率高，卫生无污染。加热原理是利用电能转化为电磁能，再将电磁能转化为内能。? 5、厨房中的电灯，利用电流的热效应工作，将电能转化为内能和光能。? 6、厨房的炉灶（蜂窝煤灶，液化气灶，煤灶，柴灶）是将化学能转化为内能，即燃料燃烧放出热量。 二、与力学知识有关的现象? 1、电水壶的壶嘴与壶肚构成连通器，水面总是相平的。? 2、菜刀的刀刃薄是为了减小受力面积，增大压强。? 3、菜刀的刀刃有油，为的是在切菜时，使接触面光滑，减小摩擦。? 4、菜刀柄、锅铲柄、电水壶把手有凸凹花纹，使接触面粗糙，增大摩擦。? 5、火铲送煤时，是利用煤的惯性将煤送入火炉。? 6、往保温瓶里倒开水，根据声音知水量高低。由于水量增多，空气柱的长度减小，振动频率增大，音调升高。? 7、磨菜刀时要不断浇水，是因为菜刀与石头摩擦做功产生热使刀的内能增加，温度升高，刀口硬度变小，刀口不利；浇水是利用热传递使菜刀内能减小，温度降低，不会升至过高。? 三、与热学知识有关的现象? （一）与热学中的热膨胀和热传递有关的现象? 1、使用炉灶烧水或炒菜，要使锅底放在火苗的外焰，不要让锅底压住火头，可使锅的温度升高快，是因为火苗的外焰温度高。? 2、锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成，是因为木料是热的不良导体，以便在烹任过程中不烫手。?

高中物理第二章第3节圆周运动的实例分析2汽车过桥(过山车)中动力学问题同步练习

—————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 —————————— 第3节 圆周运动的实例分析2 汽车过桥（过山车）中动力学问题 （答题时间：30分钟） 1. 质量为m 的汽车，额定功率为P ，与水平地面间的摩擦数为μ，以额定功率匀速前进一段时间后驶过一圆弧形半径为R 的凹桥，汽车在凹桥最低点的速度与匀速行驶时相同，则汽车对桥面的压力N 的大小为（ ） A. N=mg B. 2()m P N R mg μ= C. 21[()]P N m g R mg μ=+ D. 21[()]P N m g R mg μ=- 2. 当汽车行驶在凸形桥时，为使通过桥顶时减小汽车对桥的压力，司机应（ ） A. 以尽可能小的速度通过桥顶 B. 增大速度通过桥顶 C. 使通过桥顶的向心加速度尽可能小 D. 和通过桥顶的速度无关 3. 在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江，若把这滑铁索过江简化成如图所示的模型，铁索的两个固定点A 、B 在同一水平面内，AB 间的距离为L=80m ，绳索的最低点离AB 间的垂直距离为H=8m ，若把绳索看做是圆弧，已知一质量m=52kg 的人借助滑轮（滑轮质量不计）滑到最低点的速度为10m/s ，那么（ ） A. 人在整个绳索上运动可看成是匀速圆周运动 B. 可求得绳索的圆弧半径为100m C. 人在滑到最低点时，滑轮对绳索的压力为570N D. 在滑到最低点时人处于失重状态 4. 乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m 的人随车一起在竖直平面内旋转，下列说法正．确． 的是（ ） A. 车的加速度方向时刻在变化，但总是指向圆心 B. 人在最高点时对座位仍可能产生压力，但是速度可以为零 C. 车的线速度方向时刻在变化，但总在圆周切线方向上 D. 人在最低点时对座位的压力大于mg 5. 如图所示，过山车的轨道可视为竖直平面内半径为R 的圆轨道。质量为m 的游客随过山车一起运动，当游客以速度v 经过圆轨道的最高点时（ ）

初中物理常识专题复习

物理常识专题复习 一．选择题（共10小题） 1．下列估测数据，最接近实际情况的是（） A.家用白炽灯泡正常工作时的电流是5A B.黑板的长度约为12m C.优秀短跑运动员的速度可达10m/s D.我们的书包重可达1000N ) 2．在下面几幅交通标志牌中，能明显表示用于环境保护的是（） 3．下列选项中，有关物理学家和他的主要贡献，正确的是（） A.首先发现电流的磁感效应的科学家是法拉第 B.首先发现电磁感效应现象的科学家是奥斯特 C.首先提出“物体的运动并不需要力来维持”的科学家是牛顿 D.首先测定了热和机械功之间当量关系的科学家是焦耳 【 4．物理学史上第一个测出大气压强值的科学家是（） A.伽利略 B.牛顿 C.托里拆利 D.阿基米德 5．在如图小魔术中：将一张扑克牌弯折可以将其上面的火柴悬空，关于此现象的描述不正 确的是（） A.力可以改变物体的形状 B.扑克牌和火柴可能都具有磁性 C.火柴不受重力 ` D.扑克牌和火柴之间有力的作用 6．下列关于物理学家和他对物理学所作的贡献表述中不正确的是（） A.奥斯特一通电导体周围空间存在磁场 B.牛顿一惯性定律 C.阿基米德一测出大气压的值 D.法拉第一电磁感应现象 }

7．以下说法中符合物理学史实的是（） A.奥斯特发现了电磁感应现象 B．法拉第发现了电流的磁效应 C.哥白尼创立了“日心说” D.汤姆生建立了原子的核式结构模型 8．下列有关能源和信息的说法正确的是（） A.空气中的电磁波频率越高波长越长 , B.核电站是利用核裂变的能量来发电的 C.光纤通信利用电信号传递信息 D.核能和化石能源均属于可再生能源 9．女航天员王亚平在天宫一号为全国青少年进行太空授课．下列这些实验，你认为宇航员可以在天宫一号中完成的是（） A.利用天平称量出物体的质量 B.利用植物幼苗进行向光性实验 C.利用滚摆演示动能与势能的相互转化 \ D.完成粗盐提纯的实验 10．有关“能源、材料与社会”的说法中正确的是（） A.能量是守恒的，故不会有能源危机 B.能量转移与转化具有方向性 C.半导体三极管可以用来放大电信号 D.利用核裂变原理修建核电站 。 二．填空题（共8小题） 11．小李在电视中看见了一种体育活动：一个人把自己悬吊在一根很长的橡皮绳下，自由地在空中上下振荡．小李发现不管这人运动的幅度如何，他上下一次所用的时间似乎总是相等的．小李想证实这个观察结果，甲、乙、丙、丁四位同学分别向他提出了建议． 甲：多问几个人，以多数人的意见为准． 乙：问问老师． 丙：用一根橡皮绳吊一个沙袋做实验，测量不同幅度的情况下来回一次所用的时间． 丁：直接打电话问问电视台的节目主持人． 在上述四位同学的建议中，你最相信的是．简要说明理由：．* 12．100多年前的1876年，首先发明了电话，最简单的电话由和组成．它们之间连上一根电话线．话筒的任务是把声音变成．通过导线传送到远方．到达另一端使听筒的膜片振动．再转变为声音．

汽车上的物理知识

汽车上的物理知识 一、力学方面 1、汽车的底盘质量都较大，这样能够降低汽车的重心，增加汽车 行驶时的稳度。 2、汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力 3、汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力（主动轮与从动轮 与地面的摩擦力的方向相反） 4、汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡，汽车 所受重力与地面的支持力平衡 5、汽车拐弯时：①司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的 原因；②乘客会向拐弯的反方向倾倒——因为乘客具有惯性 6、汽车急刹车（减速）时，①司机踩刹车——力是改变物体运动 状态的原因；②乘客会向车行方向倾倒――惯性;③司机用较小的力 就能刹住车――杠杆原理；④用力踩刹车——增大压力来增大摩擦； ⑤急刹车时，车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦 7、不同用途的汽车的车轮还存有大小和个数的差异——这与汽车 对路面的压强大小相关 8、汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘坐舒服 9、汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常 常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因 10、交通管理部门要求：①小汽车的司机和前排乘客必须系好安 全带——这样能够防止惯性的危害；②严禁车辆超载——不但仅减小 车辆对路面的破坏，还有减小摩擦、惯性等；③严禁车辆超速——防 止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸

11、简单机械的应用：①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴， ②调速杆，自动开关门装置是杠杆 12、汽车爬坡时要调为低速：由P=Fv，功率一定时，降低速度，可增大牵引力 13、关于速度路程，时间的计算问题；参照物与运动状态的描述问题 14、理解限速，里程，禁鸣等标志牌，了解其含义 二、声学方面 1、汽车喇叭发声要响，发动机的声音要尽量消除（发动机上装配消音器）――这是在声源处减弱噪声 2、为减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响，在道旁设置屏障或植树――能够在传播过程中减弱噪声 3、喇叭发声：电能――机械能 三、热学方面 1、汽车发动机常用柴油机或汽油机——它们是内燃机——利用内能来做功 2、发动机外装有水套，用循环流动的水协助发动机散热——水的比热容大 3、冬天，为防冻坏水箱，入夜时要排尽水箱中的水――防止热胀冷缩的危害 4、小汽车的后窗玻璃板中嵌有一道道的电热丝——它能够防止车内形成的雾气附着于玻璃上并凝结 5、刚坐进汽车或有汽车从你身旁驶过时，会闻到浓浓的汽油味——扩散现象

第一节 游乐园中的物理学(一)

第一节游乐场中的物理知识 一、过山车 过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。 在刚刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是引力势能，即由势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。 第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘略矮一点的原因。 当列车沿着回环移动时，作用在乘客身上的合力在不断地变化。在回环的最底部，因为加速度朝上，所以轨道对游客向上的支撑力要大于重力，此时游客可以感觉到超重的现象，即感觉特别沉重。当一路冲上回环时，重力则把乘客向地板的方向推。所以乘客会感到重力将您向座位方向挤压。 在回环的顶部，乘客完全倒转了过来，指向地面的重力以及轨道的向下的支持力想把乘客拖出座位，但支持力和重力仅与离心力平衡，即提供运动所需的向心力，此时若是飞车的速度较小，小到所产生的离心力小于重力的话，飞车就会有掉落的危险，所以，在回环顶部的时候要求有一定的速度以保证安全。同时也是由于离心力的存在，抵消了一部分重力，于是乘客会产生失重现象，感觉身体变得极轻。等列车驶出回环，沿水平方向行进，乘客又会回到原来的重力。

最新-高考物理 有关过山车的几个典型例题 新人教版 精品

有关过山车的几个典型例题 例题1 目前，滑板运动受到青少年的追捧。如图是某滑板运动员在一次表演时的一部分赛道在竖直平面内的示意图．赛道光滑，FGI 为圆弧赛道，半径R=6.5m ，C 为最低点并与水平赛道BC 位于同一水平面，KA 、DE 平台的高度都为h=1.8m 。B 、C 、F 处平滑连接。滑板a 和b 的质量均为m ，m=5kg ，运动员质量为M ，M=45kg 。 表演开始，运动员站在滑板b 上．先让 滑板a 从A 点静止下滑，t 1=0.1s 后再与b 板一起从A 点静止下滑。滑上BC 赛道后， 运动员从b 板跳到同方向运动的a 板上，在空中运动的时间t 2=0.6s(水平方向是匀速运动)。运动员与a 板一起沿CD 赛道上滑后冲出赛道，落在EF 赛道的P 点，沿赛道滑行，经过G 点时，运动员受到的支持力N=742.5N 。(滑板和运动员的所有运动都在同一竖直平面内，计算时滑板和运动员都看作质点，取g=10m/s 2 ) (1)滑到G 点时，运动员的速度是多大? (2)运动员跳上滑板a 后，在BC 赛道上与滑板a 共同运动的速度是多大? (3)从表演开始到运动员滑至I 的过程中，系统的机械能改变了多少？ 考点分析 本题考查了牛顿第二定律，机械能守恒定律，动量守恒定律和运动学知识，运动过程较复杂。 解题思路 (1)在G 点，运动员和滑板一起做圆周运动，设向心加速度为a 向，速度为v G ，运动员受到重力Mg 、滑板对运动员的支持力N 的作用， 则 N-Mg=Ma 向 ① a 向=R v 2 G ② N-Mg=M R v 2G ③ M )Mg N (R v G -= ④ v G =6.5m/s ⑤

汽车上的有关物理知识

汽车上的有关物理知识 ㈠、力学方面 1、汽车的底盘质量都较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度。 2、汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力 3、汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力（主动轮与从动轮与地面的摩擦力的方向相反） 4、汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡，汽车所受重力与地面的支持力平衡 5、汽车拐弯时：①司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向拐弯的反方向倾倒——由于乘客具有惯性 6、汽车急刹车（减速）时，①司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向车行方向倾倒――惯性 ;③司机用较小的力就能刹住车――杠杆原理；④用力踩刹车——增大压力来增大摩擦；⑤急刹车时，车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦 7、不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异——这与汽车对路面的压强大小相关 8、汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘坐舒服 9、汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因 10、交通管理部门要求：①小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带

——这样可以防止惯性的危害；②严禁车辆超载——不仅仅减小车辆对路面的破坏，还有减小摩擦、惯性等；③严禁车辆超速——防止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸 11、简单机械的应用：①方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴，②调速杆，自动开关门装置是杠杆 12、汽车爬坡时要调为低速：由P=Fv，功率一定时，降低速度，可增大牵引力 13、关于速度路程，时间的计算问题；参照物与运动状态的描述问题 14、认识限速，里程，禁鸣等标志牌，了解其含义 ㈡、声学方面 1、汽车喇叭发声要响，发动机的声音要尽量消除（发动机上装配消音器）――这是在声源处减弱噪声 2、为减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响，在道旁设置屏障或植树――可以在传播过程中减弱噪声 3、喇叭发声：电能――机械能 ㈢、热学方面 1、汽车发动机常用柴油机或汽油机——它们是内燃机——利用内能来做功 2、发动机外装有水套，用循环流动的水帮助发动机散热——水的比热容大 3、冬天，为防冻坏水箱，入夜时要排尽水箱中的水――防止热胀冷缩的危害

过山车中的物理知识

第一节过山车中的物理知识 【知识与技能】 1，与圆周运动结合分析过山车最高点与最低点的受力; 2，用能量的观点分析过山车模型。 【过程与方法】 通过学生谈体会,观瞧视频,做物理模型等方法了解过山车中的物理知识。【情感态度与价值观】 体验物理在身边,物理与生活的紧密联系,激发学习兴趣。 【教学重点】 1、过山车的设计原理 2、过山车运动中涉及到的物理知识 【教学难点】 能量对过山车轨道设计的影响 课时安排: 2课时 课程资料: 过山车就是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果您对物理学感兴趣,那幺在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解力学定律。实际上,过山车的运动包含了许多物理学原理,人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度与力交织在一起产生的效果,那感觉真就是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子,只要收紧您的腹肌,保护好肠胃就行了,当然,如果您的身体

条件与心理承受能力的限制,无法亲身体验过山车带来的种种感受,您不妨站在一旁仔细观察过山车的运动与乘坐者的反应。 在开始旅行时,过山车的小列车就是靠一个机械装置的推力推上最高点的, 但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上,从这时起,带动它沿着轨道行驶的惟一的"发动机"将就是引力势能,即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。第一种能,即引力势能就是物体因其所处位置而自身拥有的能量,就是由于它的高度与由引力产生的加速度而来的。对过山车来说,它的势能在处于最高点时达到了最大值,也就就是当它爬升到"山丘"的顶峰时最大。当过山车开始下降时,它的势能就不断地减少(因为高度下降了),但它不会消失,而就是转化成了动能,也就就是运动能。不过,在能量的转化过程中,由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量,从而损耗了少量的机械能(动能与势能)。这就就是为什幺要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因:过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车厢里就是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上,下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快,这就是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样,乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到与跨越最高点,从而产生一种要被抛离的感觉,因为质量中心正在加速向下。尾部车厢的车轮就是牢固地扣在轨道上的,否则在到达顶峰附近时,小车厢就可能脱轨甩出去。车头部的车厢情况就不同了,它的质量中心在“身后”,在短时间内,它虽然处在下降的状态,但就是它要"等待"质量中心越过高点被引力推动。 到达“疯狂之圈”时,沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时,乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉,因为这时产生了一种表观的离心力。事实上,在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了的一种向心力。这种环形轨道就是略带椭圆形的,目的就是为了"平衡"引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时,事实上它会慢下来,但如果弯曲的程度较小时,这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程,机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢就是由气缸来控制的。

过山车中物理知识

第一课过山车中的物理知识 过山车是一项富有刺激性的娱 乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的 快感令不少人着迷。如果你对物理学 感兴趣，那幺在乘坐过山车的过程中 不仅能够体验到冒险的快感，还有助 于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可 言。这次同物理学打交道不用动脑子， 只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行 了，当然，如果你的身体条件和心理 承受能力的限制，无法亲身体验过山 车带来的种种感受，你不妨站在一旁 仔细观察过山车的运动和乘坐者的反 应。 在开始旅行时，过山车的小列车

是靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的惟一的"发动机"将是引力势能，即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到"山丘"的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它不会消失，而是转化成了动能，也就是运动能。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这就是为什幺要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向

[原创]汽车中的物理知识

[原创]汽车中的物理知识 汽车上的物理知识 (225529)姜堰市官庄初级中学张鹏 (225538)姜堰市沈高初级中学吴洪华 随着经济的发展，人民生活水平的不断提高，现代生活中最重要的交通运输工具――汽车，与我们的生活走得越来越近了。在与它频繁的接触中，仔细观察加上认真的思考，我们会发觉:在汽车的设计和使用中几乎涉及到了初中物理知识体系中的方方面面，本文试图引导读者从以下角度，在乘坐汽车的过程中注意体会，也许会有更多新的，意想不到的收获～ 一、力学方面 1、汽车的底盘质量都较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的 稳度。 2、汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力 3、汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力(主动轮与从动轮与地面的 摩擦力的方向相反) 4、汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡，汽车所受重力 与地面的支持力平衡 5、汽车拐弯时:?司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因;? 乘客会向拐弯的反方向倾倒——由于乘客具有惯性 6、汽车急刹车(减速)时，?司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原 因;?乘客会向车行方向倾倒――惯性 ;?司机用较小的力就能刹住 车――杠杆原理;?用力踩刹车——增大压力来增大摩擦;?急刹车时， 车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦

7、不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异——这与汽车对路面的 压强大小相关 8、汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘 坐舒服 9、汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常常能在运 动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因 10、交通管理部门要求:?小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带——这 样可以防止惯性的危害;?严禁车辆超载——不仅仅减小车辆对路面的 破坏，还有减小摩擦、惯性等;?严禁车辆超速——防止急刹车时，因 反应距离和制动距离过长而造成车祸 11、简单机械的应用:?方向盘、车轮、开窗摇柄等都是轮轴，?调速杆， 自动开关门装置是杠杆 12、汽车爬坡时要调为低速:由P=Fv，功率一定时，降低速度，可增大牵 引力 13、关于速度路程，时间的计算问题;参照物与运动状态的描述问题 14、认识限速，里程，禁鸣等标志牌，了解其含义 二、声学方面 1、汽车喇叭发声要响，发动机的声音要尽量消除(发动机上装配消音 器)――这是在声源处减弱噪声 2、为减轻车辆行驶时的噪声对道旁居民的影响，在道旁设置屏障或植 树――可以在传播过程中减弱噪声 3、喇叭发声:电能――机械能 三、热学方面

车窗中的物理知识

汽车作为重要的交通工具，已经成为了人类生活中不可或缺的一部分.细心观察一下，各种式样的汽车车窗，涉及到的物理知识还真不少呢！ 一、轿车前边的车窗玻璃为何要做成倾斜的？ 不少学生可能一下子会认为：做成这样还不是 为了减小车子行驶过程中的阻力呗！那也许又有学 生要追问：那大型汽车（如长途客车、公共汽车、 大型卡车）驾驶室的前窗玻璃可是竖直的呀？显然 这种解答是不科学的！这可要从光学角度来分析： 挡风玻璃是透明的，但不是绝对没有反射.坐在驾 驶员后面的乘客会由于反射成像在驾驶员的前方. 小轿车较矮，坐在里面的乘客经挡风玻璃成像在前方，若挡风玻璃是竖直的，则所成的像与车前方行人的高度差不多，这就会干扰驾驶员的视觉判断，容易出事故.而当挡风玻璃为倾斜时，所成的像就会在车前的上方，驾驶员看不到车内人的像，就不会影响视觉判断，保证行车安全.大型汽车一般很高，驾驶员的位置（视线）比路面行人要高些，这时虽然车内乘客经挡风玻璃反射成的像在车前方，但位置比路上行人高得多，且比较暗淡，因而不会影响驾驶员的视觉判断. 二、装有空调的汽车在夏、冬季节，车窗上都有水珠出现，这是怎么回事？ 你首先要知道:小水珠在不同季节可是出现在车窗玻璃不同的表面上的哟！原因是夏天车外气温高，车内气温低，故车子外面的水蒸气遇冷在窗户玻璃的外表面上液化形成了小水珠；而冬天则相反，车内气温高于车外气温，所以车子内的水蒸气遇冷在车窗玻璃的内表面上液化形成了小水珠. 三、为何夜间行车时，车内不能亮灯呢？ 在晚上乘车或在路边行走时，我们会发现夜晚行驶的汽车，车内的灯都是关闭的.因为当车内开灯时，汽车的挡风玻璃相当于一个平面镜，车内人、物在玻璃的反射下会在车前方形成虚像，由于车内光线比外面强，所以像可能比车前行人还要明显，结果使司机看不清或发生混淆，造成判断失误酿成交通事故.因此，夜间行车，为了避免车前出现车内景物的像，保证司机看清路面上的景物，必须关掉车内的灯光！ 四、汽车上为何安装茶色玻璃？ 行人很难看清乘车人的面孔。要看清乘车人的面孔，必须从面孔反射足够强的光射到玻璃外面进入车外人的眼里，茶色玻璃表面能反射一部分光线，还会吸收一部分光线，透进车内的光线较弱，其中又有一部分反射光被茶色玻璃反射和吸收，没有足够的光透射出来，所以行人很难看清乘车人的面孔。 五、小轿车后窗玻璃上那些横着的细线条有啥作用？轿车后窗玻璃上粘着不少横着的薄膜，可是导电的哟！我们知道司机是从驾驶室上方的反光镜里观察车后面的情况.冬天车内比车外暖和，后窗玻璃上容易产生水汽或结霜，此时反光镜映出的后窗上将是白茫茫一片，

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过山车中的物理原理 一、过山车运行原理 1.起步 过山车本身没有动力来源，要走完全程就必须储备足够的能量――重力势能.运行伊始，过山车都要先爬上一段陡坡，随着过山车高度的不断增加，其储备的重力势能也逐渐增加. 过山车爬坡的动力来源于外部的电动机：首段上升坡道中的锯齿状链条（图1）在外部电动机的带动下持续运转，它能钩住过山车的底部，并将其拉到坡道顶端.就这样，电动机通过链条带动过山车上升并对其做功，将消耗的电能转化为过山车的机械能. 2.下坡 当过山车越过第一个坡顶后，它将转而迅速下降（如图2的AB段，假设过山车向右运行）.随着过山车高度的不断降低，其运行速度迅速增大，在这个过程中过山车的重力势能转化为动能. 3.上坡 当过山车上坡时（图2的BC段），随着过山车高度的逐渐增加，其运行速度逐渐减小，在这个过程中，过山车的动能转化为重力势能. 4.回环 惊险刺激的过山车轨道中往往有一个甚至多个“回环”（图2中的圆环），在过山车行驶的过程中，它可以迅速地“冲过”圆环的制高点C.车 内的乘客在越过C点时可是头朝下脚朝上的，车内的乘客会掉下来吗？要解决这个疑问，我们可以参考一个游戏――水流星（图3）.表演者用绳子系住装水的水桶，当他拉着绳使水桶在竖直平面内高速转动时，水桶中的水也不会流出来.这种神奇的现象来源于“向心力”.

要使物体沿着圆弧轨道做圆周运动，它所受的合外力就要指向圆心，这个力叫做向心力.当过山车以合适的速度越过最高点时，人所受重力恰好可以提供使人沿圆周运动的“向心力”，因而人不会掉下来. 5.行程 细心的同学会发现，过山车整个轨道中的最高点往往是第一个坡道的顶端，其后所有的坡道顶端都比第一个坡道的顶端低.这是因为在过山车高速运行的过程中，要克服轨道摩擦力和空气阻力做功，机械能转化为内能，过山车的机械能逐渐减少，所能达到的最大高度也依次降低. 6.刹车 将近终点时，通过车轮与轨道间的摩擦使车辆减速，也有一些过山车利用磁力刹车，直至安全停止. 二、乘坐感受的瞬息万变 1.失重 当过山车在蜿蜒曲折的轨道上急速飞驰，乘坐的感受也瞬息万变.当过山车加速下降或减速上升时，乘客感到人快要和座位脱离，如同腾空一般，这种情况叫做“失重”.生活中的“失重”现象较多，乘坐电梯加速下降和减速上升时，也会有失重的感觉. 2.超重 当过山车加速上升或减速下降时，乘客感到好像被紧紧地压在座位上，这种情况叫做“超重”.乘坐电梯加速上升或减速下降时，也会有超重的感觉. 我们可以做一个小实验来体会失重和超重.如图4，将一个矿泉水瓶的瓶口处绑上一块薄膜，底部开口后装入适量的水，手握瓶身保持静止，观察此时薄膜的形变程度.若手持水瓶加速下降，会发现薄膜的形变程度减小，说明水与薄膜间的相互作用力减小，这就是失重状态；若手持瓶身使其加速上升，发现薄膜的形变程度增大（甚至会被胀破），说明水与薄膜间的相互作用力增大，这就是超重状态.

汽车中的物理知识

汽车中的物理知识 轮胎--摩擦力 轮胎材料--材料物理学 外层喷漆--材料物理学 内燃机活塞--简谐运动 燃料--燃烧值 外壳形状--空气动力学 车灯--光学 详细的介绍一下 汽车中的物理知识 随着经济的发展，人民生活水平的不断提高，现代生活中最重要的交通运输工具――汽车，与我们的生活走得越来越近了。在与它频繁的接触中，仔细观察加上认真的思考，我们会发觉：在汽车的设计和使用中几乎涉及到了初中物理知识体系中的方方面面，本文试图引导读者从以下角度，在乘坐汽车的过程中注意体会，也许会有更多新的，意想不到的收获！ 一、力学方面 1、汽车的底盘质量都较大，这样可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度。 2、汽车的车身设计成流线型，是为了减小汽车行驶时受到的阻力 3、汽车前进的动力——地面对主动轮的摩擦力（主动轮与从动轮与地面的摩擦力的方向相反） 4、汽车在平直路面匀速前进时——牵引力与阻力互相平衡，汽车所受重力与地面的支持力平衡 5、汽车拐弯时：①司机要打方向盘——力是改变物体运动状态的原因；②乘客会向拐弯的反方向倾倒——由于乘客具有惯性 6、汽车急刹车（减速）时，①司机踩刹车——力是改变物体运动状态的原因； ②乘客会向车行方向倾倒――惯性;③司机用较小的力就能刹住车――杠杆原理；④用力踩刹车——增大压力来增大摩擦；⑤急刹车时，车轮与地面的摩擦由滚动变摩擦成滑动摩擦 7、不同用途的汽车的车轮还存在大小和个数的差异——这与汽车对路面的压强大小相关 8、汽车的座椅都设计得既宽且大，这样就减小了对坐车人的压强，使人乘坐舒服 9、汽车快速行驶时，车的尾部会形成一个低气压区，这是我们常常能在运动的汽车尾部看到卷扬的尘土形成原因 10、交通管理部门要求：①小汽车的司机和前排乘客必须系好安全带——这样可以防止惯性的危害；②严禁车辆超载——不仅仅减小车辆对路面的破坏，还有减小摩擦、惯性等；③严禁车辆超速——防止急刹车时，因反应距离和制动距离过长而造成车祸

教科版物理必修2第二章第3节圆周运动的实例分析2汽车过桥(过山车)中动力学问题(讲义)

高中物理 汽车过桥（过山车）中动力学问题 一、考点突破： 二、重难点提示： 重点：掌握汽车过桥向心力的来源。 难点：从供需关系理解过桥时的最大限速。 汽车过桥的动力学问题 1. 拱形桥 汽车过拱形桥受力如图，重力和支持力合力充当向心力，由向心力公式 r v m F G 2 1 = - 则 r v m G F 2 1 - =。 汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对作用力和反作用力， 故压力F1′＝F1＝G-m 。 规律： ①支持力F N小于重力G。 ②v越大，则压力越小，当v=gr时，压力=0。 ③v=gr是汽车过拱形桥的最大速度。 考点考纲要求备注 汽车过桥（过山 车）中动力学问题 1. 掌握汽车过桥向心力 的来源 2. 从供需关系理解过桥 时的最大限速 本知识点是匀速圆周运动的典型实 例，重点模型，高考中以选择题和计 算题的形式考查，通常以临界为突破 口，结合平抛、机械能、动能定理等 知识进行考查

2. 凹形桥 设桥的半径为r ，汽车的质量为m ，车速为v ，支持力为F N 。 由向心力公式可得：r v m mg F N 2 =- 所以r v m mg F N 2 +=。 规律： ①支持力F N 大于重力G ②v 越大，则压力越大，故过凹形桥时要限速，否则会发生爆胎危险。 思考：从超失重角度怎样理解汽车过桥时压力和重力的关系？ 例题1 如图所示，在质量为M 的电动机上，装有质量为m 的偏心轮，偏心轮的重心O '距转轴的距离为r 。当偏心轮重心在转轴O 正上方时，电动机对地面的压力刚好为零。求电动机转动的角速度ω。 思路分析：偏心轮重心在转轴正上方时，电动机对地面的压力刚好为零，则此时偏心轮对电动机向上的作用力大小等于电动机的重力，即：F Mg = ① 根据牛顿第三定律，此时轴对偏心轮的作用力向下，大小为F Mg '=，其向心力为： ②

用高中物理知识分析汽车碰撞理论

从吸能说起看汽车碰撞理论分析 汽车碰撞的理论分析，具有高中物理知识的就可以看懂！ 当前汽车的碰撞实验的一个陷阱就是：不同车型都是对着质量和强度都是无限大的被撞物冲击。然后以此作为证据，来证明自己汽车的安全性其实是差不多的，这是极端错误的。 举个例子：拿鸡蛋对着锅台碰，你可以发现所有的鸡蛋碎了，而且都碎得差不多，于是可以得出鸡蛋的安全性都差不多。可是你拿两个鸡蛋对碰呢，结果是一边损坏一半吗？ 错！你会发现，一定只有一个鸡蛋碎了，同时另一个完好无损！ 问题出现了：为什么对着锅台碰都差不多，但是鸡蛋之间对碰却永远只有一个碎了？这个实验结果与汽车碰撞有关系吗？ 原因就在于：当结构开始溃败时，刚度会急剧降低。让我们仔细看一下鸡蛋碰撞的过程吧！1，两个鸡蛋开始碰撞一瞬间，结构都是完好的，刚性都是最大；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是其中一个刚性较弱的结构开始溃败；3，不幸发生了，开始溃败的结构刚度急剧降低，于是，开始溃败就意味着它永远溃败，于是所有的能量都被先溃败的一只鸡蛋吸走了。 我们在看看汽车之间的碰撞吧（撞锅台，大家的结果当然都一样！）。1，开始，两车的结构都是完好的，都在以刚性对刚性；2，随着碰撞的继续，力量越来越大，于是刚性较弱的A车的结构开始溃败，大家熟知的碰撞吸能区开始工作；3，不幸再次发生，因为结构变形，A车的结构刚度反而更急剧降低，于是开始不停的"变形、吸能"；4，在A车的吸能区溃缩到刚性的驾驶仓结构之前，另一车的主要结构保持刚性，吸能区不工作。 结论：两车对碰，其中一个刚度较低的，吸能区结构将先溃败并导致刚度降低，最终将承受所有形变，并吸收绝大部分的碰撞能量。 这就是为什么你总可以看到，两车碰撞时，往往一车的结构几乎完好无损，另一车已经是稀哩哗啦拖去大修！ 回到最近一个一直很热的话题：钢板的厚度对安全性有影响吗？答案不仅是肯定的，而且大得超出你的想象：钢板薄20％不是意味着安全性下降20％或者损失增大20％，而是意味着你的吸能区将先对手而工作，并将持续工作到被更硬的东西顶住（可能是你的驾驶舱），并承担几乎全部的碰撞形变损失！ 总结：在车与车的碰撞中，输家通吃。所以一个拿汽车的刚度开玩笑的车厂，它根本不在乎你的生命。 你永远不能在碰撞实验中看到，不同车型之间的碰撞。因为哪怕就弱那么一点，结果就是零和一的区别！太惨了！看到就没人买了！ 附：一些特殊例子的解释： 一，轻微碰撞，两车的车灯都碎了。解释：强度高的车灯先碰碎了强度低的车灯，但是在继续的过程中，被后面强度更高的金属杠撞碎。所以在碰撞的瞬间，还是只有一个破碎！ 二，中等碰撞，B车防撞杠有轻微痕迹，A车严重变形。解释：塑胶防撞杠弹性大，所以实际上两车的吸能区的前杠直接隔着杠相抵。强度高的那个吸能区不变形，强度低的那个吸能区变形后，导致较严重的严重损坏。 三，猛烈碰撞，两车的吸能区都溃败了。解释：1，刚度低的A车吸能区先溃败退缩，一直到被刚性很强的驾驶舱结构抵住。2，如果还有能量，B车车头

教科版物理必修2第二章第3节圆周运动的实例分析2汽车过桥(过山车)中动力学问题(讲义)

Uf 谍标定他【《?学习目标.高效学鸟」有跚矢】 」、考点突破： 考点 考纲要求 备注 汽车过桥（过山 车）中动力学问题 1. 掌握汽车过桥向心力 的来源 2. 从供需关系理解过桥 时的最大限速 本知识点是匀速圆周运动的典型实 例，重点 模型，高考中以选择题和计 算题的形式考查，通常以临界为突破 口，结合平抛、机械能、动能定理等 知识进行考查 、重难点提示： 重点：掌握汽车过桥向心力的来源。 难点：从供需关系理解过桥时的最大限速。 1怖老点特ifl [KSSKS amt] 汽车过桥的动力学问题 1.拱形桥 汽车过拱形桥受力如图，重力和支持力合力充当向心力，由向心力公式 2 v G F^i m r 2 v 则 F i G m 。 r Fi 汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对作用力和反作用力, 故压力 F i = F i = G-m 。 r 规律： ① 支持力F N 小于重力G 。 ② v 越大，则压力越小，当 v= ... gr 时，压力=0。 ③ v= ? J gr 是汽车过拱形桥的最大速度。 高中物理 汽车过桥（过山车）中动力学问题 !

例题1如图所示，在质量为M 的电动机上，装有质量为m 的偏心轮，偏心轮的重心0 距转轴的距离为r 。当偏心轮重心在转轴 0正上方时，电动机对地面的压力刚好为零。求电 动机转动的角速度 。 思路分析：偏心轮重心在转轴正上方时， 电动机对地面的压力刚好为零， 则此时偏心轮 对电动机向上的作用力大小等于电动机的重力，即： F Mg ① 根据牛顿第三定律，此时轴对偏心轮的作用力向下，大小为 F Mg ，其向心力为： 港邑三然 wb ② 2.凹形桥 由向心力公式可得：F N mg 2 v m — r 所以F N 2 v mg m 。 r 规律： ① 支持力 ② v 越大, F N 大于重力G 则压力越大，故过凹形桥时要限速，否则会发生爆胎危险。 思考：从超失重角度怎样理解汽车过桥时压力和重力的关系 ? 设桥的半径为

物理学原理在游乐场中的应用

物 理 学 原 理 在 游 乐 场 中 的 应 用 2011-11-14

物理是一门历史悠久的自然学科。随着科技的发展，社会的进步，物理已经渗入到人类生活的各个领域：小到我们身边的衣食住行，大到航天航空技术的发展，这些都无一例外的与物理学密切相关。生活中处处蕴含着物理知识，那么我们就以游乐场为例，游乐场的设施大多与力学、运动学以及电磁学密切相关，下面就以几个我们常见的游玩项目来做简单的介绍： 过山车 过山车又称云霄飞车，常见于游乐园和主题乐园中。拉马库斯·阿德纳·汤普森是第一个注册过山车相关专利技术的人（1865年1月20日），并因制造过数十个过山车设施，而被誉称为“重力之父”。一个基本的过山车运动过程中，包含了爬升、滑落、倒转，其轨道的设计不一定是一个完整的回圈。大部分过山车每个车厢的规格为可容纳2人、4 人或6人，这些车厢利用钩子相互连结起来，就像火车一样。 乘坐过山车虽然非常刺激，但是过山车基本上是一个非常安全的设施。根据美国消费者产品安全委员会和六旗乐园的调查显示，2001 年中游客搭乘过山车的死亡率约为15亿分之一。 乘坐过山车那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了。 在刚刚开始时，过山车的小列车依靠一个机械装置的推力到达轨道的最高点，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”是引力势能，过山车的运动过程就是由势能转化为动能、又由动能转化为势能的一种能量不断转化的过程。 引力势能是物体因其所处位置而拥有的能量，是由其高度和由引力产生的加速度形成的。对过山车来说，它的势能在处于最高点时达到最大值，也就是当它爬升到轨道的顶峰时最大。当过山车开始下行时，它的势能就不断地减少，并转化为动能。在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道摩擦产生了热量，损耗了少量动能和势能，因此在过山车轨道的设计中，随后的“山坡”比开始时的“山坡”高度要低一些。这就是为什么在设计中随后的小山丘比开始时的小山丘那样的高度所需要的机械能少了。 过山车的最后一节车厢是它赠送给勇敢乘客最为刺激的礼物。事实上，坐在过山车尾部车厢的乘客对过山车下降的感受最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，这是引力作用于过山车中部质量中心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉。由于质量中心正在加速向下，因此过山车尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨而被甩出去。而头部的车厢情况则不同，它的质