新课标2012届高考物理总复习配套课件4-3课时3 生活中的圆周运动 离心现象.ppt

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1、课时3　生活中的圆周运动　离心现象知识点一火车转弯运动的力学分析——知识回顾——由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就很大．如果铁轨内、外侧一样高，则外侧轮缘所受的压力很大，容易损坏；实用中使略高于，从而利用和的合力提供火车拐弯时所需的向心力．外轨内轨重力铁轨支持力——要点深化——如图1所示，设两轨间距为l，内外轨水平高度差为h，转弯处轨道半径为R，向心力由火车重力mg和轨道对火车的支持力FN的合力提供．图1(1)当火车行驶速度v＝v规定时，F向＝F合，内、外轨对轮缘没有侧向压力．(2)当火车行驶速度v>v规定时，F

2、向>F合，外轨受到侧向挤压的力(这时向心力增大，外轨提供一部分力)．(3)当火车行驶速度v

3、与轨道表面垂直的支持力作用和火车的重力作用，如右图所示．其做圆周运动的圆心在水平面内，将FN1分解则有：图3(1)由于10m/s<15m/s，故火车应受到内轨沿轨道斜面向上的侧压力作用，火车受力如图4所示．其做圆周运动的圆心仍在水平面内，将FN2及FN2′分解有：图4图5——要点深化——1．竖直面内圆周运动的临界问题分析对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”，“最小”，“刚好”等词语，常分析两种模型——轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：轻绳模型轻杆模型讨论分析轻绳模型轻杆

4、模型在最高点的FN图线图8取竖直向下为正向图9取竖直向下为正向2.汽车过桥问题当汽车以相同的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力的区别如下表所示.项目内容凸形桥凹形桥受力分析图图10图11项目内容凸形桥凹形桥以a方向为正方向根据牛顿第二定律列方程牛顿第三定律讨论v增大，FN1′减小；当v增大到时，FN1′＝0——基础自测——如图12所示，轻杆长1m，其两端各连接质量为1kg的小球，杆可绕距B端0.2m的轴O在竖直平面内自由转动，轻杆从静止由水平转至竖直方向，A球在最低点时的速度为4m/s.(g取10

5、m/s2)求：(1)A球此时对杆的作用力大小及方向．(2)B球此时对杆的作用力大小及方向．图12解析：在最低点时杆对球一定是拉力，在最高点杆对球可能是拉力，也可能是支持力，由具体情况来决定．(1)在最低点对A球受力分析如图13甲所示，由牛顿第二定律有图13答案：(1)30N，向下　(2)5N，向下知识点三离心现象及其应用——知识回顾——1．定义做匀速圆周运动的物体，在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐圆心的运动，叫做离心运动．远离2．离心运动的应用和危害利用离心运动制成离心机械，如：离心干燥器

6、、洗衣机的脱水筒等．汽车、火车转弯处，为防止离心运动造成的危害，一是限定汽车和火车的转弯速度不能太；二是把路面筑成外高内低的斜坡以向心力．说明：若合外力大于所需的向心力，物体离圆心将越来越近，即为近心运动．大增大——要点深化——物体做离心运动的条件(1)做圆周运动的物体，由于本身具有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动，如图14中B情形所示．图14(2)当产生向心力的合外力消失，F＝0，物体便沿所在位置的切线方向飞出去，如图14中A所示．(3)当提供向心力的合外力不完

7、全消失，而只是小于应当具有的向心力F′＝mrω2，即合外力不足以提供所需的向心力的情况下，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动，如图14中C所示．——基础自测——图15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(　　)图15A．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去D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去解析：本题考查圆周运动的规律和离心现象．摩托

8、车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A项错误；摩托车正确转弯时可看做是做匀速圆周运动，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，B项正确；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，C、D项错误．答案：B题型一火车转弯问题[