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(共33张PPT)
第3节　 离心现象
第三章　圆周运动
教学目标
为什么在拐弯处容易发生事故？应该如何避免这种事件的发生？
新课引入
汽车在水平地面上转弯时是什么力提供向心力的呢
O
mg
FN
Ff
一、车辆转弯时所需的向心力
汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:
当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大，汽车做圆周运动。
O
mg
FN
Ff
供＝需
匀速圆周运动
供<需
侧滑
当所需要的向心力大于所提供的向心力（即最大静摩擦力）时，汽车将发生侧滑现象。
汽车侧向所受的静摩擦力
思维拓展
赛道和高速公路转弯处也是外高内低， 并且超车道比主车道更加倾斜。
思考：火车转弯时是在做圆周运动，什么力提供向心力？
问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？
轮缘
G
外轨
内轨
FN
F
外轨对轮缘的弹力
O
火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F 提供向心力Fn
思考：靠这种办法得到的向心力缺点是什么？如何解决这一实际问题？
(1)内外轨道一样高时转弯
在转弯处外轨略高于内轨
θ
FN
G
O
F合
θ
轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
θ 很小时，sinθ ≈ tanθ
若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？
(2) 外轨高内轨低时转弯
G
FN
θ
轮缘受到外轨向内的弹力
G
FN
θ
F
F
轮缘受到内轨向外的弹力
②当 v < ：
①当 v < ：
二.竖直面内的圆周运动分析
生活中为什么我们经常见到凸桥，很少见到凹桥，相比之下凸桥有哪些优点呢？
凸桥可以让更大的船只通过，利于通航。
发洪水的时候，凸桥在相同的时间内可以流过更多的水，利于泄洪。
更加坚固、美观……
黄石长江大桥
泸定桥
凹凸桥
质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．
mg
FN
a
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力：
FN ＜mg
1.汽车过凸桥
若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？
mg
FN
当FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态.
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些
mg
FN
a
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力大
FN ＞mg
2.汽车过凹桥
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
F压＝FN ＜mg
失重
超重
F压＝FN ＝mg
F压＝FN ＞mg
N = 0 时临界情况水恰好不掉出，
G
N
N'
在“水流星”表演中，杯子在竖直平面做圆周运动。在最高点时，杯口朝下，但杯中水却不会流下来，为什么？
3.水流星之谜
临界速度
是“水流星”表演成功的关键。
当 时，杯里的水做向心运动，没到最高点就会洒下来。
思考：过山车为什么过最高点时不会掉下来？
4.过山车之谜
实验室的过山车
有一竖直放置、内壁光滑圆环，其半径为r，质量为m 的小球沿它的内表面做圆周运动，分析小球在最高点A的速度应满足什么条件？
A
思考：小球过最高点的最小速度是多少
当v=vmin，小球刚好能够通过最高点；
当v当v>vmin，小球能够通过最高点。
mg
N
三.生活中的离心运动
分析下面视频中运动产生的原因（条件）？
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。
2、条件：
0 ≤ F合＜mω2r
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心运动的应用
4、离心运动的防止
O
F静
v
当 时，汽车做离心运动
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故.
O
F
v
4、离心运动的防止
【例题】 (离心现象的防止和应用)关于离心现象，下列说法不正确的是(　　)
A．脱水桶、离心分离器是利用离心现象工作的
B．汽车转弯时限制速度可以防止离心现象造成的危害
C．做圆周运动的物体，当向心力来源突然增大时做离心运动
D．做圆周运动的物体，当合外力消失时，它将沿切线做匀速直线运动
离心条件
惯性
典例分析
C
离心现象
一、车辆转弯时所需的向心力
二.竖直面内的圆周运动分析
三.生活中的离心运动
1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是( )
A. a处 B. b处 C. c处 D. d处
a
b
c
d
D
跟踪练习
2.如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( )
A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力
B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力
C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力
D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力
BC
3.杂技演员表演“水流星”，在长为1.6 m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m＝0.5 kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速率为4 m/s，则下列说法正确的是（g＝10 m/s2）（ 　　）
A．“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出
B．“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零
C．“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用
D．“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 N
B
谢谢
大家

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