魯科物理必修2 第4章第3 4節(jié)《向心力的實例分析》《離心運動》
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,歡迎進(jìn)入物理課堂,第3節(jié)向心力的實例分析第4節(jié)離心運動,,,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,第3、4節(jié),,課前自主學(xué)案,,,課標(biāo)定位,課標(biāo)定位,學(xué)習(xí)目標(biāo):1.會在具體問題中分析向心力的來源.2.能應(yīng)用牛頓第二定律和有關(guān)向心力知識分析實例.3.熟練掌握應(yīng)用向心力知識分析兩類圓周運動模型的步驟和方法.4.通過生活現(xiàn)象了解什么是離心運動.5.知道物體做離心運動的條件.6.通過實例分析了解離心運動的應(yīng)用與防止.,重點難點:1.分析離心運動及其產(chǎn)生條件.2.向心力來源的研究與計算.3.運用向心力公式及有關(guān)圓周運動公式解決實際問題.,課前自主學(xué)案,一、轉(zhuǎn)彎時的向心力實例分析1.水平路面轉(zhuǎn)彎(1)汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎時,汽車受到的________指向圓心,提供汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力,即_____(2)根據(jù)可知,如果半徑一定,車輛轉(zhuǎn)彎時的速度取決于_________的大小,而______________又制約了速度的最大值.,靜摩擦力,F=f.,靜摩擦力,最大靜摩擦力,2.內(nèi)低外高的傾斜路面上轉(zhuǎn)彎(1)汽車、火車轉(zhuǎn)彎時由于高速公路、鐵路的彎道通常都是外高內(nèi)低轉(zhuǎn)彎所需的向心力由_______和_________的合力提供,如圖4-3-1所示___________,重力,支持力,F合=Gtanθ.,圖4-3-1,_______,因此,車輛通過彎道的規(guī)定速度取決于__________和______.3.飛機轉(zhuǎn)彎受力如圖4-3-2所示,向心力由空氣作用力F和重力mg的____提供.,圖4-3-2,彎道半徑,傾角,合力,二、豎直平面內(nèi)的圓周運動實例分析1.汽車過拱形橋的問題(1)凸橋:如圖4-3-3甲所示,汽車在凸橋頂部時,向心力由____和_________的合力提供,且支持力_____重力.F向=_______,圖4-3-3,重力,支持力,小于,mg-N,(2)凹橋:汽車在凹橋底部時,向心力由_____和_______的合力提供,如圖乙所示,且支持力____重力.F向=_______,圖4-3-3,重力,支持力,大于,N-mg,2.過山車:如圖4-3-4所示,在最高點A,向心力由軌道的_______和_____的合力提供,F(xiàn)向=_____,在最低點B,F(xiàn)向=______,圖4-3-4,支持力,重力,N+mg,N-mg,三、認(rèn)識離心運動1.定義:做圓周運動的物體,在所受合外力突然消失或所受合外力不足以提供做圓周運動所需的向心力時,物體就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動,稱為離心運動.2.形成原因:做圓周運動的物體,由于本身的慣性,總有沿著圓周切線方向飛出去的傾向.當(dāng)提供向心力的合外力消失(F=0)或不足時,物體因慣性而遠(yuǎn)離圓心,做離心運動.3.發(fā)生條件:合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力.,【思考感悟】離心現(xiàn)象是因為物體受離心力作用的結(jié)果嗎?提示:不是.,四、離心機械1.離心分離器2.離心鑄造3.離心干燥器4.離心水泵五、離心運動的危害及其防止1.飛機攀高或翻飛旋轉(zhuǎn)時,離心運動往往造成飛行員______.2.汽車在轉(zhuǎn)彎(尤其在下雨天)時往往會因________而發(fā)生事故.,過荷,離心運動,核心要點突破,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)1.水平路面上轉(zhuǎn)彎的汽車,向心力是()A.重力和支持力的合力B.靜摩擦力C.滑動摩擦力D.重力、支持力、牽引力的合力解析:選B.水平路面上轉(zhuǎn)彎的汽車由摩擦力提供車輛轉(zhuǎn)彎時所需的向心力,而車輪沒有相對路面打滑,故該摩擦力是靜摩擦力.,2.火車轉(zhuǎn)彎(1)火車彎道的建設(shè)特點在實際的火車轉(zhuǎn)彎處,讓外軌高于內(nèi)軌,如圖4-3-5甲、乙所示,轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由重力和彈力的合力提供.這個彈力垂直于路面,不會使鐵軌損壞.,圖4-3-5,(2)明確圓周平面雖然外軌高于內(nèi)軌,但整個外軌是等高的,整個內(nèi)軌是等高的.因而火車在行駛的過程中,重心的高度不變,即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi).故火車的圓周平面是水平面,而不是斜面,即火車的向心加速度和向心力均是沿水平面指向圓心.,特別提醒:火車做圓周運動的向心力為水平方向,而不是斜向下方.,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀),圖4-3-6,解析:選C.先對車進(jìn)行受力分析,車受到的重力豎直向下,受到的支持力垂直斜面向上,兩者的合力水平,根據(jù)牛頓第二定律可得:,二、豎直平面內(nèi)圓周運動的三種模型1.有繩模型(內(nèi)軌模型)參與的圓周運動如圖4-3-7所示,小球在最高點速度最小,即最易脫落.由小球的受力情況不難得出,最小的向心力為重力G,這也就是小球在豎直平面內(nèi)完成圓周運動的臨界位置.,圖4-3-7,圖4-3-8,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)3.長為l的細(xì)繩一端固定,另一端系一個小球,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動.那么不正確的是()A.小球通過圓周上頂點時的速度最小可以等于零B.小球通過圓周上頂點時的速度最小不能小于C.小球通過圓周上最低點時,小球需要的向心力最大D.小球通過圓周上最低點時繩的張力最大,2.有桿模型(圓環(huán)模型)參與的圓周運動桿與繩不同,桿既能提供拉力,又能提供支持力.因此不會出現(xiàn)脫離軌道的情況,但小球能否通過最高點仍是小球做完整圓周運動的關(guān)鍵.所以其臨界條件是:小球到達(dá)最高點時的速度v>0.設(shè)當(dāng)小球通過最高點的速度為v0時,桿與小球之間恰無作用力,即只有重力提供向心力,如圖4-3-9所示.,圖4-3-9,桿對球作用力歸納如下:,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)4.如圖4-3-10所示,輕桿的一端有一個小球,另一端有光滑的固定軸O.現(xiàn)給小球一個初速度,使球和桿一起繞軸O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動,不計空氣阻力,用F表示小球到達(dá)最高點時桿對小球的作用力,則F()A.一定是拉力B.一定是推力C.一定等于0D.可能是拉力,可能是推力,也可能等于0,圖4-3-10,3.車過橋問題對于車過橋問題,在此只研究在最高點和最低點的情形.汽車過橋時的運動足以視為圓周運動,其向心力的來源是汽車所受的重力及橋面對汽車的支持力.(1)凹形橋①受力特點汽車受重力和支持力,其合力提供向心力,如圖4-3-11所示.,圖4-3-11,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀),圖4-3-12,即時應(yīng)用(即時突破,小試牛刀)6.如圖4-3-14所示,一汽車以一定的速度通過凸形橋的最高點,下列說法正確的是()A.汽車對橋的壓力大于汽車的重力B.汽車對橋的壓力小于汽車的重力C.汽車的速度越小,對橋的壓力越小D.汽車的速度越大,對橋的壓力越大,圖4-3-14,三、離心運動的理解1.離心運動的實質(zhì)離心運動是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象,它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn).做圓周運動的物體,總是有沿著圓周切線飛出去的趨向,之所以沒有飛出去,是因為受到向心力作用的緣故.2.離心運動的受力特點物體做離心運動并非受到“離心力”的作用,而是外力不足以提供向心力的結(jié)果,“離心力”根本就不存在,因為根本找不到“離心力”的施力物體,3.關(guān)于離心運動的條件和運動軌跡(1)當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力消失,F(xiàn)=0,物體便沿所在位置的切線方向飛出去,如圖4-3-15中A所示.(2)當(dāng)提供向心力的合外力不完全消失,而只是小于應(yīng)當(dāng)具有的向心力,F(xiàn)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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