还剩48页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
- 第六章 2 向心力课件PPT 课件 0 次下载
- 第六章 3 向心加速度课件PPT 课件 0 次下载
- 第六章 习题课 圆周运动的临界问题课件PPT 课件 0 次下载
- 第六章 1 圆周运动 试卷 试卷 0 次下载
- 第六章 2 向心力 试卷 试卷 0 次下载
人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动多媒体教学课件ppt
展开
这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动多媒体教学课件ppt，共56页。PPT课件主要包含了内容索引，课前篇自主预习，课堂篇探究学习，必备知识，自我检测，答案A，答案BC，情境导引，知识归纳，向心力分析等内容，欢迎下载使用。
1.能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象,在此过程中体会模型建构的方法。(科学思维)2.知道航天器中的失重现象。(物理观念)3.观察生活中的离心现象,知道离心运动产生的原因。了解其在生活中的应用,并知道离心运动所带来的危害。(科学态度与责任)
一、火车转弯1.火车转弯的运动特点火车转弯时实际上在做圆周运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,需要很大的向心力。
2.向心力的来源(1)若转弯时内外轨一样高,则由外轨对轮缘的弹力提供向心力,这样,铁轨和车轮极易受损,还可能使火车侧翻。(2)若转弯时外轨略高于内轨,依据转弯半径和规定的行驶速度,适当选择内外轨的高度差,使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供。
二、汽车过拱形桥想一想
可以把地球看作一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径R。地面上有一辆汽车在行驶,所受重力G=mg,地面对它的支持力是FN=mg-m 。根据上面FN的算式,汽车速度越大,地面对它的支持力就越小。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力是0?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉?
度就是下一章将要学习的第一宇宙速度),当汽车的速度大于这个速度时,就会发生汽车飞出去的现象。驾驶员与座椅之间压力也为0,驾驶员躯体各部分之间的压力也为0,处于失重状态。
1.汽车过拱形桥(如图甲)
三、航天器中的失重现象1.航天器在近地轨道的运动
2.对失重现象的认识航天器内的任何物体都处于完全失重状态,但并不是物体不受重力。正因为受到重力作用才使航天器连同其中的乘员环绕地球转动。
四、离心运动想一想公路转弯处都设置比平直公路更低的限速,赛车场设计的车道外高内低,请分析其中包含的物理原理,同时体会一下雨雪天骑车为什么需减速慢行拐大弯。
要点点拨 转弯时靠汽车所受地面摩擦力提供向心力,由Ff=m 知在转弯半径一定时,速度越大,所需摩擦力也越大,故汽车转弯应设定更低的限速;赛车场拐弯处车道外高内低,靠重力和支持力的合力提供一部分向心力可获得更大的转弯速度。骑车拐弯同汽车转弯道理相同。雨雪天,地面提供的最大静摩擦力μmg变小,μmg=m 只有减v增R才不向外侧滑倒。
1.定义:物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动。2.原因:向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力。3.应用:洗衣机的脱水桶,制作无缝钢管、水泥管道、水泥电线杆等,分离血液中的血浆和红细胞。4.防止:汽车在公路转弯处必须限速行驶;转动的砂轮、飞轮的转速不能太高。
1.正误辨析,判断结果为错误的小题说明原因。(1)火车在水平路面上转弯时,外轨挤压火车的外轮缘。( )答案 √(2)车辆按规定车速通过“内低外高”的弯道时,向心力是由重力和支持力的合力提供的。( )答案 √
(3)汽车过拱形桥或凹形路面时,向心加速度的方向都是向上的。( )答案 ×解析 汽车过拱形桥时,向心加速度的方向向下;过凹形路面时,向心加速度的方向向上。(4)汽车驶过凹形路面最低点时,对路面的压力一定大于重力。( )答案 √
(5)航天器中宇航员处于完全失重状态,所受合力为零。( )答案 ×解析 航天器中宇航员处于完全失重状态,但受地球引力,合力不为零。(6)物体做离心运动是因为受到离心力的作用。( )答案 ×解析 物体做离心运动的原因不是受到离心力作用,而是外力不足以提供向心力。
2.如图所示,质量相等的汽车甲和汽车乙,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,汽车甲在汽车乙的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙。以下说法正确的是( )A.Ff甲小于Ff乙B.Ff甲等于Ff乙C.Ff甲大于Ff乙D.Ff甲和Ff乙的大小均与汽车速率无关
解析 汽车在水平面内做匀速圆周运动,摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力,即Ff=F向=m ,由于甲、乙两车质量与速率相等,且r甲>r乙,则Ff甲
如图为火车车轮的构造及火车转弯时的情景,设火车转弯时的运动是匀速圆周运动,观察图片并思考:
(1)火车转弯处的铁轨有什么特点?(2)火车转弯时哪些力的合力提供向心力?(3)火车转弯时速度过大或过小,会对哪侧轨道有侧压力?要点提示 (1)火车转弯处,外轨高于内轨。(2)重力、支持力、轨道的弹力的合力。(3)火车转弯时速度过大会对轨道外侧有压力,速度过小会对轨道内侧有压力。
1.轨迹分析火车在转弯过程中,运动轨迹是一圆弧,由于火车转弯过程中重心高度不变,故火车轨迹所在的平面是水平面,而不是斜面。火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。
(1)若转弯处内外轨一样高,则由外轨对轮缘的弹力提供向心力。(2)若转弯时外轨略高于内轨,根据弯道的半径和规定的速度,适当选择内、外轨的高度差,则按规定速度转弯时所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供。
4.轨道轮缘压力与火车速度的关系(1)当火车行驶速率v等于规定速度v0时,内、外轨道对轮缘都没有侧压力。(2)当火车行驶速度v大于规定速度v0时,火车有离心运动趋势,故外轨道对轮缘有侧压力。(3)当火车行驶速度v小于规定速度v0时,火车有向心运动趋势,故内轨道对轮缘有侧压力。
画龙点睛 火车轨道外高内低的目的是让支持力倾斜,让支持力在指向圆心方向的分力提供向心力。同理,汽车和摩托车赛道拐弯处、高速公路转弯处设计成外高内低,可以减小车轮和路面间的横向摩擦力。
例1有一列质量为100 t的火车,以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道,轨道半径为400 m。(g取10 m/s2)(1)试计算铁轨受到的侧压力。(2)若要使火车以此速率通过弯道,且使铁轨受到的侧压力为零,我们可以适当倾斜路基,试计算路基倾斜角度θ的正切值。点拨第(1)问中,外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力;第(2)问中,重力和铁轨对火车的支持力的合力提供火车转弯的向心力。
答案 (1)1×105 N (2)0.1
解析 (1)外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力,
由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于1×105 N。
(2)火车过弯道,重力和铁轨对火车的支持力的合力正好提供向心力,如图所示,
规律方法 火车转弯问题的两点注意(1)合力的方向:火车转弯时,火车所受合力沿水平方向指向圆心,而不是沿轨道斜面向下。(2)受力分析:火车转弯速率大于或小于规定速率时,火车受到三个力的作用,即重力、轨道的支持力和外轨或内轨对火车的侧向挤压力,侧向挤压力的方向沿轨道平面向里或向外,合力沿水平面指向圆心。
变式训练1(多选)火车在铁轨上转弯可以看作是做匀速圆周运动,火车速度提高易使外轨受损。为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题,你认为理论上可行的措施是( )A.减小弯道半径B.增大弯道半径C.适当减小内外轨道的高度差D.适当增加内外轨道的高度差
答案 BD解析 当火车速度增大时,可适当增大转弯半径或适当增加内外轨道的高度差,以减小外轨所受压力。
(1)用两根铁丝弯成如图所示的凹凸桥。把一个小球放在凹桥底部A,调节两轨间的距离,使小球刚好不掉下去,但稍加一点压力,小球就会撑开两轨下落。让小球从斜轨滚下,当小球经过凹桥底部时,你看到了什么?(2)把凹桥下的搭钩扣上,并让小球在凸桥顶端B静止放置时,刚好能撑开两轨下落。然后,让小球再从斜轨滚下,当球经过凸桥顶端时,你又看到了什么?
要点提示 (1)小球经过凹桥底部时,从两轨之间掉了下来。(2)小球经过凸桥顶端时,没有掉下来。
例2如图所示,质量m=2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为20 m。如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N,则:
(1)汽车允许的最大速率是多少?(2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?(g取10 m/s2)
点拨首先要确定汽车在何位置时对桥面的压力最大,汽车经过凹形桥面时,向心加速度方向向上,汽车处于超重状态;经过凸形桥面时,向心加速度向下,汽车处于失重状态,所以汽车经过凹形桥面最低点时,汽车对桥面的压力最大。
答案 (1)10 m/s (2)1.0×105 N
代入数据得FN'=1.0×105 N。由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力是1.0×105 N。
规律方法 (1)过凹形桥最低点时,汽车的加速度方向竖直向上,处于超重状态,为使对桥压力不超出最大承受力,汽车有最大行驶速度限制。(2)汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是作用力与反作用力。
变式训练2如图所示,当汽车通过拱桥顶点的速度为10 m/s时,车对桥顶的压力为车重的 ,如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,对桥面的压力为零,则汽车通过桥顶的速度应为( ) A.15 m/sB.20 m/sC.25 m/sD.30 m/s
雨天,当你旋转自己的雨伞时,会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出。汽车高速转弯时,若摩擦力不足,汽车会滑出路面。请思考:(1)水滴飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗?(2)物体做离心运动的条件是什么?要点提示 (1)水滴飞出、汽车滑出的原因是物体惯性的表现,不是因为受到了什么离心力,离心力是不存在的。(2)物体做离心运动的条件是做圆周运动的物体,提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力。
1.向心力的两个角度理解
②提供方面:F供为受力分析后沿半径指向圆心方向的合力。2.离心和向心的理解①F供F需则物体做向心运动。
画龙点睛 分析离心现象要明确什么是“提供的向心力”,什么是“需要的向心力”,分析“供”与“需”的关系是确定物体怎样运动的关键。
例3如图所示,高速公路转弯处弯道圆半径R=250 m,汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ=0.25。若路面是水平的,问汽车转弯时不发生侧向滑动(离心现象)所许可的最大速率vm为多大?当超过vm时,将会出现什么现象?(g取10 m/s2)
答案 90 km/h 汽车做离心运动或出现翻车
解析 在水平路面上转弯,向心力只能由静摩擦力提供,设汽车质量为m,最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力,则Ffm=μmg,则有 ,可得vm=25 m/s=90 km/h。当汽车的速度超过90 km/h时,需要的向心力大于最大静摩擦力,也就是说提供的向心力不足以维持汽车做圆周运动的向心力,汽车将做离心运动,严重时将会出现翻车事故。
分析技巧离心运动问题的分析技巧(1)关键看物体所受的合力是否满足物体做圆周运动所需要的向心力,即“提供”是否满足“需求”。物体做圆周运动所需要的向心力越大,物体就越容易发生离心现象。(2)离心现象是做圆周运动的物体所受合力减小或突然消失时所发生的现象,而不是离心力大于向心力的缘故。(3)若提供向心力的合力大于需要的向心力(Fn>mrω2)时,物体将做“近心运动”。
变式训练3如图是摩托车比赛转弯时的情形,转弯处路面常是外高内低,摩托车转弯有一个最大安全速度,若超过此速度,摩托车将发生滑动。对于摩托车滑动的问题,下列论述正确的是( )A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑动D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑动
答案 B解析 摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用,没有离心力,选项A错误;摩托车正确转弯时可看作是做匀速圆周运动,所受的合力等于向心力,如果向外滑动,说明提供的向心力即合力小于需要的向心力,选项B正确;摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动,选项C、D错误。
1.如图所示,光滑的水平面上,小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动,若小球到达P点时F突然发生变化,下列关于小球运动的说法正确的是( )A.F突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动B.F突然变小,小球将沿轨迹Pa做离心运动C.F突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动D.F突然变小,小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
答案 A解析 若F突然消失,小球所受合力突变为0,将沿切线方向匀速飞出,选项A正确;若F突然变小不足以提供所需向心力,小球将做逐渐远离圆心的离心运动,选项B、D错误;若F突然变大,超过了所需向心力,小球将做逐渐靠近圆心的近心运动,选项C错误。
2.铁路转弯处的圆弧半径为R,内侧和外侧的高度差为h,L为两轨间的距离,且L>h。如果列车转弯速率大于 ,则( )A.外侧铁轨与轮缘间产生挤压B.铁轨与轮缘间无挤压C.内侧铁轨与轮缘间产生挤压D.内外侧铁轨与轮缘间均有挤压
1.能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象,在此过程中体会模型建构的方法。(科学思维)2.知道航天器中的失重现象。(物理观念)3.观察生活中的离心现象,知道离心运动产生的原因。了解其在生活中的应用,并知道离心运动所带来的危害。(科学态度与责任)
一、火车转弯1.火车转弯的运动特点火车转弯时实际上在做圆周运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,需要很大的向心力。
2.向心力的来源(1)若转弯时内外轨一样高,则由外轨对轮缘的弹力提供向心力,这样,铁轨和车轮极易受损,还可能使火车侧翻。(2)若转弯时外轨略高于内轨,依据转弯半径和规定的行驶速度,适当选择内外轨的高度差,使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供。
二、汽车过拱形桥想一想
可以把地球看作一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径R。地面上有一辆汽车在行驶,所受重力G=mg,地面对它的支持力是FN=mg-m 。根据上面FN的算式,汽车速度越大,地面对它的支持力就越小。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力是0?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉?
度就是下一章将要学习的第一宇宙速度),当汽车的速度大于这个速度时,就会发生汽车飞出去的现象。驾驶员与座椅之间压力也为0,驾驶员躯体各部分之间的压力也为0,处于失重状态。
1.汽车过拱形桥(如图甲)
三、航天器中的失重现象1.航天器在近地轨道的运动
2.对失重现象的认识航天器内的任何物体都处于完全失重状态,但并不是物体不受重力。正因为受到重力作用才使航天器连同其中的乘员环绕地球转动。
四、离心运动想一想公路转弯处都设置比平直公路更低的限速,赛车场设计的车道外高内低,请分析其中包含的物理原理,同时体会一下雨雪天骑车为什么需减速慢行拐大弯。
要点点拨 转弯时靠汽车所受地面摩擦力提供向心力,由Ff=m 知在转弯半径一定时,速度越大,所需摩擦力也越大,故汽车转弯应设定更低的限速;赛车场拐弯处车道外高内低,靠重力和支持力的合力提供一部分向心力可获得更大的转弯速度。骑车拐弯同汽车转弯道理相同。雨雪天,地面提供的最大静摩擦力μmg变小,μmg=m 只有减v增R才不向外侧滑倒。
1.定义:物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动。2.原因:向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力。3.应用:洗衣机的脱水桶,制作无缝钢管、水泥管道、水泥电线杆等,分离血液中的血浆和红细胞。4.防止:汽车在公路转弯处必须限速行驶;转动的砂轮、飞轮的转速不能太高。
1.正误辨析,判断结果为错误的小题说明原因。(1)火车在水平路面上转弯时,外轨挤压火车的外轮缘。( )答案 √(2)车辆按规定车速通过“内低外高”的弯道时,向心力是由重力和支持力的合力提供的。( )答案 √
(3)汽车过拱形桥或凹形路面时,向心加速度的方向都是向上的。( )答案 ×解析 汽车过拱形桥时,向心加速度的方向向下;过凹形路面时,向心加速度的方向向上。(4)汽车驶过凹形路面最低点时,对路面的压力一定大于重力。( )答案 √
(5)航天器中宇航员处于完全失重状态,所受合力为零。( )答案 ×解析 航天器中宇航员处于完全失重状态,但受地球引力,合力不为零。(6)物体做离心运动是因为受到离心力的作用。( )答案 ×解析 物体做离心运动的原因不是受到离心力作用,而是外力不足以提供向心力。
2.如图所示,质量相等的汽车甲和汽车乙,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,汽车甲在汽车乙的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙。以下说法正确的是( )A.Ff甲小于Ff乙B.Ff甲等于Ff乙C.Ff甲大于Ff乙D.Ff甲和Ff乙的大小均与汽车速率无关
解析 汽车在水平面内做匀速圆周运动,摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力,即Ff=F向=m ,由于甲、乙两车质量与速率相等,且r甲>r乙,则Ff甲
如图为火车车轮的构造及火车转弯时的情景,设火车转弯时的运动是匀速圆周运动,观察图片并思考:
(1)火车转弯处的铁轨有什么特点?(2)火车转弯时哪些力的合力提供向心力?(3)火车转弯时速度过大或过小,会对哪侧轨道有侧压力?要点提示 (1)火车转弯处,外轨高于内轨。(2)重力、支持力、轨道的弹力的合力。(3)火车转弯时速度过大会对轨道外侧有压力,速度过小会对轨道内侧有压力。
1.轨迹分析火车在转弯过程中,运动轨迹是一圆弧,由于火车转弯过程中重心高度不变,故火车轨迹所在的平面是水平面,而不是斜面。火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。
(1)若转弯处内外轨一样高,则由外轨对轮缘的弹力提供向心力。(2)若转弯时外轨略高于内轨,根据弯道的半径和规定的速度,适当选择内、外轨的高度差,则按规定速度转弯时所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供。
4.轨道轮缘压力与火车速度的关系(1)当火车行驶速率v等于规定速度v0时,内、外轨道对轮缘都没有侧压力。(2)当火车行驶速度v大于规定速度v0时,火车有离心运动趋势,故外轨道对轮缘有侧压力。(3)当火车行驶速度v小于规定速度v0时,火车有向心运动趋势,故内轨道对轮缘有侧压力。
画龙点睛 火车轨道外高内低的目的是让支持力倾斜,让支持力在指向圆心方向的分力提供向心力。同理,汽车和摩托车赛道拐弯处、高速公路转弯处设计成外高内低,可以减小车轮和路面间的横向摩擦力。
例1有一列质量为100 t的火车,以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道,轨道半径为400 m。(g取10 m/s2)(1)试计算铁轨受到的侧压力。(2)若要使火车以此速率通过弯道,且使铁轨受到的侧压力为零,我们可以适当倾斜路基,试计算路基倾斜角度θ的正切值。点拨第(1)问中,外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力;第(2)问中,重力和铁轨对火车的支持力的合力提供火车转弯的向心力。
答案 (1)1×105 N (2)0.1
解析 (1)外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力,
由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于1×105 N。
(2)火车过弯道,重力和铁轨对火车的支持力的合力正好提供向心力,如图所示,
规律方法 火车转弯问题的两点注意(1)合力的方向:火车转弯时,火车所受合力沿水平方向指向圆心,而不是沿轨道斜面向下。(2)受力分析:火车转弯速率大于或小于规定速率时,火车受到三个力的作用,即重力、轨道的支持力和外轨或内轨对火车的侧向挤压力,侧向挤压力的方向沿轨道平面向里或向外,合力沿水平面指向圆心。
变式训练1(多选)火车在铁轨上转弯可以看作是做匀速圆周运动,火车速度提高易使外轨受损。为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题,你认为理论上可行的措施是( )A.减小弯道半径B.增大弯道半径C.适当减小内外轨道的高度差D.适当增加内外轨道的高度差
答案 BD解析 当火车速度增大时,可适当增大转弯半径或适当增加内外轨道的高度差,以减小外轨所受压力。
(1)用两根铁丝弯成如图所示的凹凸桥。把一个小球放在凹桥底部A,调节两轨间的距离,使小球刚好不掉下去,但稍加一点压力,小球就会撑开两轨下落。让小球从斜轨滚下,当小球经过凹桥底部时,你看到了什么?(2)把凹桥下的搭钩扣上,并让小球在凸桥顶端B静止放置时,刚好能撑开两轨下落。然后,让小球再从斜轨滚下,当球经过凸桥顶端时,你又看到了什么?
要点提示 (1)小球经过凹桥底部时,从两轨之间掉了下来。(2)小球经过凸桥顶端时,没有掉下来。
例2如图所示,质量m=2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为20 m。如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N,则:
(1)汽车允许的最大速率是多少?(2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?(g取10 m/s2)
点拨首先要确定汽车在何位置时对桥面的压力最大,汽车经过凹形桥面时,向心加速度方向向上,汽车处于超重状态;经过凸形桥面时,向心加速度向下,汽车处于失重状态,所以汽车经过凹形桥面最低点时,汽车对桥面的压力最大。
答案 (1)10 m/s (2)1.0×105 N
代入数据得FN'=1.0×105 N。由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力是1.0×105 N。
规律方法 (1)过凹形桥最低点时,汽车的加速度方向竖直向上,处于超重状态,为使对桥压力不超出最大承受力,汽车有最大行驶速度限制。(2)汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是作用力与反作用力。
变式训练2如图所示,当汽车通过拱桥顶点的速度为10 m/s时,车对桥顶的压力为车重的 ,如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,对桥面的压力为零,则汽车通过桥顶的速度应为( ) A.15 m/sB.20 m/sC.25 m/sD.30 m/s
雨天,当你旋转自己的雨伞时,会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出。汽车高速转弯时,若摩擦力不足,汽车会滑出路面。请思考:(1)水滴飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗?(2)物体做离心运动的条件是什么?要点提示 (1)水滴飞出、汽车滑出的原因是物体惯性的表现,不是因为受到了什么离心力,离心力是不存在的。(2)物体做离心运动的条件是做圆周运动的物体,提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力。
1.向心力的两个角度理解
②提供方面:F供为受力分析后沿半径指向圆心方向的合力。2.离心和向心的理解①F供
画龙点睛 分析离心现象要明确什么是“提供的向心力”,什么是“需要的向心力”,分析“供”与“需”的关系是确定物体怎样运动的关键。
例3如图所示,高速公路转弯处弯道圆半径R=250 m,汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ=0.25。若路面是水平的,问汽车转弯时不发生侧向滑动(离心现象)所许可的最大速率vm为多大?当超过vm时,将会出现什么现象?(g取10 m/s2)
答案 90 km/h 汽车做离心运动或出现翻车
解析 在水平路面上转弯,向心力只能由静摩擦力提供,设汽车质量为m,最大静摩擦力可近似等于滑动摩擦力,则Ffm=μmg,则有 ,可得vm=25 m/s=90 km/h。当汽车的速度超过90 km/h时,需要的向心力大于最大静摩擦力,也就是说提供的向心力不足以维持汽车做圆周运动的向心力,汽车将做离心运动,严重时将会出现翻车事故。
分析技巧离心运动问题的分析技巧(1)关键看物体所受的合力是否满足物体做圆周运动所需要的向心力,即“提供”是否满足“需求”。物体做圆周运动所需要的向心力越大,物体就越容易发生离心现象。(2)离心现象是做圆周运动的物体所受合力减小或突然消失时所发生的现象,而不是离心力大于向心力的缘故。(3)若提供向心力的合力大于需要的向心力(Fn>mrω2)时,物体将做“近心运动”。
变式训练3如图是摩托车比赛转弯时的情形,转弯处路面常是外高内低,摩托车转弯有一个最大安全速度,若超过此速度,摩托车将发生滑动。对于摩托车滑动的问题,下列论述正确的是( )A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑动D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑动
答案 B解析 摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用,没有离心力,选项A错误;摩托车正确转弯时可看作是做匀速圆周运动,所受的合力等于向心力,如果向外滑动,说明提供的向心力即合力小于需要的向心力,选项B正确;摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动,选项C、D错误。
1.如图所示,光滑的水平面上,小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动,若小球到达P点时F突然发生变化,下列关于小球运动的说法正确的是( )A.F突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动B.F突然变小,小球将沿轨迹Pa做离心运动C.F突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动D.F突然变小,小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
答案 A解析 若F突然消失,小球所受合力突变为0,将沿切线方向匀速飞出,选项A正确;若F突然变小不足以提供所需向心力,小球将做逐渐远离圆心的离心运动,选项B、D错误;若F突然变大,超过了所需向心力,小球将做逐渐靠近圆心的近心运动,选项C错误。
2.铁路转弯处的圆弧半径为R,内侧和外侧的高度差为h,L为两轨间的距离,且L>h。如果列车转弯速率大于 ,则( )A.外侧铁轨与轮缘间产生挤压B.铁轨与轮缘间无挤压C.内侧铁轨与轮缘间产生挤压D.内外侧铁轨与轮缘间均有挤压
相关课件
人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动教课内容课件ppt： 这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动教课内容课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了图64-1，重力G，支持力FN，向心力，mg－FN，FN－mg，mg－m，mg＋m，答案B，地球引力等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)必修 第二册第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动教课课件ppt： 这是一份人教版 (2019)必修 第二册第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动教课课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了均无挤压，F合＝mgtanθ，转弯速度过快呢，水流星，过山车等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动备课ppt课件： 这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动备课ppt课件，共25页。PPT课件主要包含了刷基础，刷易错，刷提升等内容，欢迎下载使用。
