我怎样备《珍贵的教科书》-小学语文教学(园地)杂志社投稿_期刊论文发表|版面费|电话|编辑部|论文发表

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我怎样备《珍贵的教科书》

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关于火车拐弯问题的讨论李瑞翔我认为，统编教材关于火车拐弯时，外轨需要垫高的理由阐述不够清楚。表现在：一是没有把火车拐弯时向心力的真实提供者分析出来，而只是笼统地说，车身的重力G和铁轨的支持力N两者的合力F指向圆心，“这个合力F和外轨对轮缘的弹力F+的共同作用，使火车产生向心加速度v。／ru(见教材P．153)。二是在解释外轨垫高的原因时讲，当外轨不垫高时，由于外轨要对火车轮缘提供一个做为向心力的弹力F+，做为这个力的反作用力，“外轨在相当大的力的挤压下很容易损坏”，而当“外轨略高于内轨时能减小外轨与轮缘间的作用力”(见教材P．153)。我认为这只是次要的原因，而首要原因是为了防止火车在拐弯时的可能翻车倾倒。本文就火车拐弯问题提出以下不成熟的看法。当火车拐弯时，为什么外轨不垫高，车身容易翻倒并会产生有害于外轨的侧压力呢?如图所示，在外轨不垫高的情况下，当火车拐弯时，由于惯性，车身时刻都有沿着速度方向冲出的趋势，但轨道限制着它前进的方向，这是靠铁轨给火车一个向内的侧压力Q来实现的。然而，惯性集中体现在质心O上(这里质心和重心重合)，故质心仍有继续沿着速度方向冲出的倾向，这样就构成了火车向外倾倒的趋势。这同人站在汽车上，而当汽车拐弯时，人有向外倾倒的原因相同。所谓外倾的趋势，系指在火车拐弯时，作用在车轮上的内侧力Q对质心O(可当做支点)所产生的力矩Qh有使车身以质,fi,O为转轴向外翻倒的效果。当然，该外倾力矩如不被平衡，车身定会外倾翻倒。事物是具有内在联系的。正是由于车身此时具有了外倾的趋势，因而造成了铁轨对车身的两个正压支持力P：和P。不再相等，此时P。>P真。这两个支持力对质心O都有力矩，它们联合起来会对质心O形成(P。—P真)1的内倾力矩。而重力m6的作用点在O点处，因而它对O点无力矩可言。车身之所以不翻倒，完全是因为外倾力矩Qh与内倾力矩(P。—P真)1恰好平衡的结果。请注意，此时的P：和P。是竖直向上的，它们根本影响不了车身在水平面上的运动，而火车在水平面上的拐弯运动所需要的向心力完全是由外轨所给予的侧压力Q来提供的。飞r量当车速增加时，由向心力公式m士厂易1＼知，火车需要较大的侧压力Q与之适应。而Q力的增加又必然加大了外倾力矩Qh。为了不使车身翻倒，内外轨道上的压力差P：—P：必然同时增长，以便增大内倾力矩，从而平衡住已增大的外倾力矩。若不断地增大V值，上述的物理过程将会相应地继续下去，直至P真=0，从而P。平衡了全部车重mg，此时，内倾力矩达到了它的最大值P：1=Qh信超过了这个限度，将会出现不等式Qh>P,1，车身便随即外倾翻倒。而当外轨适当高于内轨时，此时的正压29

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