资源简介

(共25张PPT)
第三章 圆周运动
第3节 离心现象
思考：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？
1.学会通过车辆转弯问题及凹、凸桥和过山车问题分析水平面内和竖直面内的圆周运动。
2.知道什么是离心运动,学会通过实例分析离心运动。
3.学会运用圆周运动知识分析生活中的实际问题。
汽车在水平地面上转弯时是什么力提供向心力的呢
O
mg
N
f
一、车辆转弯时所需的向心力
1. 汽车在水平路面转弯
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。
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。
O
mg
N
f
2. 火车转弯
（1）内外轨道一样高时转弯
外轨
内轨
轮缘
此时所需的向心力由什么提供？
O
F
G
FN
由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力
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？
火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？
（2）外轨高内轨低时转弯
在转弯处外轨略高于内轨
θ
FN
G
O
F合
θ
F合
轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？
G
FN
θ
轮缘受到外轨向内的弹力，外轨易损坏。
G
FN
θ
F
F
轮缘受到内轨向外的弹力，内轨易损坏。
铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因
①当时：
②当时：
G
F
N
h
θ
θ
R
h、R越大，火车转弯越安全
此时轮缘与铁轨无弹力作用
L
F合
又
所以
当
θ很小时，sinθ≈tanθ
此为火车转弯时的安全速度
3. 飞机转弯
重力和空气对它的作用力的合力提供向心力
类似于火车转弯
思考：为什么桥的外形都是凸起的而没有凹陷的？
这样的设计跟向心力又有怎么样的关系呢？
二、竖直平面内的圆周运动分析
当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
【解】和的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
思考：当 大于时，汽车做什么运动？
汽车脱离桥面，做平抛运动。
N＜mg，失重状态
【解】和的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度v越大，对桥的压力越大。
超重状态
mg
N
v
思考:过山车为什么在最高点也不会掉下来
小球能通过最高点的条件是在最高点 的速度大小
（1）轻绳、单轨模型
在最高点向心力全部由重力提供时，达到最小速度。
通过最高点的最小速度
无支撑物
（2）轻杆、圆管模型
通过最高点的最小速度
有支撑物
由于有支持力的作用，通过最高点的最小速度可为0
向心力的“供求”关系——所需向心力与提供向心力；
思考：如果所需向心力与提供向心力大小不相等时物体将如何运动？
F合 = mω2r，
O
物体做匀速圆周运动
供=需
三、生活中的离心运动
O
F合 = mω2r，
F合＜mω2r ，
F 合= 0 ，
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
供<需
物体沿切线方向飞出远离圆心
物体做匀速圆周运动
物体做逐渐远离圆心的运动
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心现象的应用：
4、离心运动的防止
O
F静
v
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力大于最大静摩擦力（不足以提供向心力），汽车将做离心运动而造成交通事故.因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度.
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
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
A
2.一辆运输西瓜的小汽车(可视为质点),以大小为v的速度经过一座半径为R的拱形桥。在桥的最高点,其中一个质量为m的西瓜A(位置如图所示)受到周围的西瓜对它的作用力的大小为(　　)
C
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

展开更多......

收起↑