第第3 3節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析第第4 4節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)與人類文明節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)與人類文明( (選學(xué)選學(xué)) )自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)課堂探究課堂探究達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí) 課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)感悟新知感悟新知 ( (教師參考教師參考) )目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航重點(diǎn)重點(diǎn): :分析向心力的來源分析向心力的來源, ,計(jì)算向心力的大小計(jì)算向心力的大小難點(diǎn)難點(diǎn): : 圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例中向心力來源圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例中向心力來源 情境鏈接情境鏈接如圖如圖( (甲甲) )所示為汽車在高低不平的路面上行駛時(shí)的橫截面圖所示為汽車在高低不平的路面上行駛時(shí)的橫截面圖, ,如圖如圖( (乙乙) )所所示為火車彎道的橫截面圖示為火車彎道的橫截面圖, , 1.1.在拱形路面的最高點(diǎn)時(shí)汽車向心力由什么力提供在拱形路面的最高點(diǎn)時(shí)汽車向心力由什么力提供? ?2.2.在凹形路面的最低點(diǎn)時(shí)汽車的向心力由什么力提供在凹形路面的最低點(diǎn)時(shí)汽車的向心力由什么力提供? ?3.3.火車彎道上內(nèi)、外側(cè)鐵軌高度一樣高嗎火車彎道上內(nèi)、外側(cè)鐵軌高度一樣高嗎? ?這樣有什么好處這樣有什么好處? ? 信息信息1.1.汽車在拱形路面的最高點(diǎn)時(shí)有汽車在拱形路面的最高點(diǎn)時(shí)有mg-N=m.mg-N=m.2.2.汽車在凹形路面的最低點(diǎn)時(shí)有汽車在凹形路面的最低點(diǎn)時(shí)有N-mg=m.N-mg=m.3.3.火車彎道上外軌稍高于內(nèi)軌火車彎道上外軌稍高于內(nèi)軌, ,這樣可減少火車轉(zhuǎn)彎對(duì)內(nèi)、外軌的擠壓作用這樣可減少火車轉(zhuǎn)彎對(duì)內(nèi)、外軌的擠壓作用. .教材梳理教材梳理一、汽車過拱形橋、一、汽車過拱形橋、“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”、火車轉(zhuǎn)彎、火車轉(zhuǎn)彎重力重力mgmg、橋面的支持力、橋面的支持力N,N,如圖所示如圖所示. .重力重力mgmg、纜繩的、纜繩的拉力拉力T,T,如圖所示如圖所示. .重力重力mgmg、軌道的支、軌道的支持力持力N,N,如圖所示如圖所示. .( (凸形橋最高點(diǎn)凸形橋最高點(diǎn)) )( (凹形橋最低點(diǎn)凹形橋最低點(diǎn)) )mgmg和和N N的合力提供向的合力提供向心力心力, ,即凸形橋最高即凸形橋最高點(diǎn)點(diǎn): : =m =m 凹形橋最低點(diǎn)凹形橋最低點(diǎn): : =m=m2vr2vrmg-Nmg-NN-mgN-mgmgmg和和T T的合力提供向的合力提供向心力心力, ,即即 = = mm2 2r,r,其中其中r=rr=r0 0+ +lsinlsin mgtanmgtan mgmg和和N N的合力提的合力提供向心力供向心力, ,即即 =m ,=m ,其中其中r=r=LcosLcos 2vrmgtanmgtan 想一想想一想 火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)火車在轉(zhuǎn)彎時(shí), ,若內(nèi)外軌是相平的若內(nèi)外軌是相平的, ,誰提供火車的向心力誰提供火車的向心力? ?這樣這樣會(huì)加大哪側(cè)軌道磨損會(huì)加大哪側(cè)軌道磨損? ?答案答案: :由外軌內(nèi)側(cè)的彈力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力由外軌內(nèi)側(cè)的彈力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力. .這樣會(huì)加大外軌的磨損這樣會(huì)加大外軌的磨損. .二、離心運(yùn)動(dòng)二、離心運(yùn)動(dòng)1.1.定義定義: :在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí), ,由于合外力提供的向心力消失或不足由于合外力提供的向心力消失或不足, ,以致以致物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的 方向飛出或做遠(yuǎn)離方向飛出或做遠(yuǎn)離 而去的運(yùn)動(dòng)而去的運(yùn)動(dòng). .2.2.應(yīng)用應(yīng)用: :離心機(jī)械離心機(jī)械, ,如洗衣機(jī)的脫水筒、離心機(jī)等如洗衣機(jī)的脫水筒、離心機(jī)等. .切線切線圓心圓心想一想想一想 在公路的急轉(zhuǎn)彎路段在公路的急轉(zhuǎn)彎路段, ,往往設(shè)置限速標(biāo)志往往設(shè)置限速標(biāo)志, ,為什么要限速為什么要限速? ?答案答案: :在急轉(zhuǎn)彎路段在急轉(zhuǎn)彎路段, ,如果車速過大如果車速過大, ,靜摩擦力不足以提供汽車轉(zhuǎn)彎所需的靜摩擦力不足以提供汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力時(shí)向心力時(shí), ,汽車會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)而沖出車道汽車會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)而沖出車道, ,引發(fā)交通事故引發(fā)交通事故. .1.1.車輛在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí), ,所受重力與支持力的合力提供向心力所受重力與支持力的合力提供向心力.(.() )2.2.車輛在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí), ,所受摩擦力提供向心力所受摩擦力提供向心力.(.() )3.3.車輛按規(guī)定車速通過車輛按規(guī)定車速通過“內(nèi)低外高內(nèi)低外高”的彎道時(shí)的彎道時(shí), ,向心力是由重力和支持力的向心力是由重力和支持力的合力提供的合力提供的.(.() )4.4.汽車在水平路面上勻速行駛時(shí)汽車在水平路面上勻速行駛時(shí), ,對(duì)地面的壓力等于車重對(duì)地面的壓力等于車重, ,加速行駛時(shí)大于加速行駛時(shí)大于車重車重.(.() )5.5.汽車在拱形橋上行駛汽車在拱形橋上行駛, ,速度小時(shí)對(duì)橋面的壓力大于車重速度小時(shí)對(duì)橋面的壓力大于車重, ,速度大時(shí)壓力小速度大時(shí)壓力小于車重于車重.(.() )6.6.汽車通過凹形橋底部時(shí)汽車通過凹形橋底部時(shí), ,對(duì)橋面的壓力一定大于車重對(duì)橋面的壓力一定大于車重.(.() )思考判斷思考判斷答案答案: :1.1.2.2.3.3.4.4.5.5.6.6.要點(diǎn)一要點(diǎn)一 直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析課堂探究課堂探究 核心導(dǎo)學(xué)核心導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)探究要點(diǎn)探究【問題導(dǎo)學(xué)問題導(dǎo)學(xué)】如圖所示為拱形橋和凹形橋的路面如圖所示為拱形橋和凹形橋的路面, ,汽車過拱形橋汽車過拱形橋, ,若車速過大若車速過大, ,易出現(xiàn)哪些易出現(xiàn)哪些危險(xiǎn)危險(xiǎn)? ?過凹形橋過凹形橋, ,車速過大呢車速過大呢? ?答案答案: :若在拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)車速過大若在拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)車速過大, ,易脫離橋面造成飛車易脫離橋面造成飛車; ;若在凹形若在凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)車速過大橋的最低點(diǎn)時(shí)車速過大, ,壓力過大易造成爆胎壓力過大易造成爆胎. .【要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納】【典例典例1 1】 如圖所示如圖所示, ,質(zhì)量質(zhì)量m=2.0m=2.010104 4 kg kg的汽車以不變的速率先后駛過凹的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面形橋面和凸形橋面, ,兩橋面的圓弧半徑均為兩橋面的圓弧半徑均為20 m.20 m.如果橋面承受的壓力不得如果橋面承受的壓力不得超過超過3.03.010105 5 N, N,則則: :(1)(1)汽車允許的最大速度是多少汽車允許的最大速度是多少? ?思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖 解析解析: :(1)(1)汽車在凹形橋最低點(diǎn)時(shí)存在最大允許速度汽車在凹形橋最低點(diǎn)時(shí)存在最大允許速度, ,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得N Nmaxmax-mg=m-mg=m代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得v=10 v=10 m/sm/s. .2vr(2)(2)若以所求速度行駛?cè)粢运笏俣刃旭? ,汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少?(g?(g取取10 m/s10 m/s2 2) )答案答案: :(1)10 (1)10 m/sm/s (2)1(2)110105 5 N N規(guī)律方法規(guī)律方法 汽車過凹形橋與凸形橋的動(dòng)力學(xué)分析汽車過凹形橋與凸形橋的動(dòng)力學(xué)分析( (教師備用教師備用) )例例1-1:1-1:一輛質(zhì)量一輛質(zhì)量m=1.8 tm=1.8 t的轎車的轎車, ,駛過半徑駛過半徑R=90 mR=90 m的一段凸形橋面的一段凸形橋面,g=10 m/s,g=10 m/s2 2, ,求求: :(1)(1)轎車以轎車以10 10 m/sm/s的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí)的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí), ,對(duì)橋面的壓力是多大對(duì)橋面的壓力是多大? ?解析解析: :(1)(1)轎車通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)轎車通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí), ,受力分析如圖所示受力分析如圖所示: :答案答案: :(1)1.6(1)1.610104 4N N(2)(2)在最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力等于轎車重力的一半時(shí)在最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力等于轎車重力的一半時(shí), ,車的速度大小是多少車的速度大小是多少? ?答案答案: :(2)21.2 (2)21.2 m/sm/s針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1-11-1如圖所示如圖所示, ,當(dāng)汽車通過拱形橋頂點(diǎn)的速度為當(dāng)汽車通過拱形橋頂點(diǎn)的速度為10 10 m/sm/s時(shí)時(shí), ,車車對(duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐膶?duì)橋頂?shù)膲毫檐囍氐?. .如果要使汽車在粗糙的橋面行駛至橋頂時(shí)如果要使汽車在粗糙的橋面行駛至橋頂時(shí), ,不不受摩擦力作用受摩擦力作用, ,則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為( ( ) )A.15 A.15 m/sm/s B.20 B.20 m/sm/sC.25 C.25 m/sm/s D.30 D.30 m/sm/sB B34要點(diǎn)二要點(diǎn)二 水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析【問題導(dǎo)學(xué)問題導(dǎo)學(xué)】鐵路轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌鐵路轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌, ,要求火車轉(zhuǎn)彎時(shí)按規(guī)定速度通過要求火車轉(zhuǎn)彎時(shí)按規(guī)定速度通過, ,火車轉(zhuǎn)彎時(shí)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度如果過大或太小速度如果過大或太小, ,會(huì)對(duì)哪側(cè)軌道有側(cè)壓力會(huì)對(duì)哪側(cè)軌道有側(cè)壓力? ?答案答案: :火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過大會(huì)對(duì)外側(cè)軌道有側(cè)壓力火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過大會(huì)對(duì)外側(cè)軌道有側(cè)壓力, ,速度太小會(huì)對(duì)內(nèi)側(cè)軌道速度太小會(huì)對(duì)內(nèi)側(cè)軌道有側(cè)壓力有側(cè)壓力. .【要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納】1.“1.“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”及其簡(jiǎn)化模型及其簡(jiǎn)化模型2.2.火車、汽車和飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎火車、汽車和飛機(jī)的轉(zhuǎn)彎(1)(1)火車的轉(zhuǎn)彎火車的轉(zhuǎn)彎彎道的特點(diǎn)彎道的特點(diǎn)在實(shí)際的火車轉(zhuǎn)彎處在實(shí)際的火車轉(zhuǎn)彎處, ,外軌高于內(nèi)軌外軌高于內(nèi)軌, ,若火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力完全由若火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供重力和支持力的合力提供, ,即即mgtanmgtan =m , =m ,如圖所示如圖所示, ,則則v v0 0= .= .其中其中R R為彎道半徑為彎道半徑,為軌道所在平面與水平面的夾角為軌道所在平面與水平面的夾角,v,v0 0為轉(zhuǎn)彎處的規(guī)為轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定速度定速度. .20vRtangR明確圓周平面明確圓周平面雖然外軌高于內(nèi)軌雖然外軌高于內(nèi)軌, ,但整個(gè)外軌是等高的但整個(gè)外軌是等高的, ,整個(gè)內(nèi)軌是等高的整個(gè)內(nèi)軌是等高的. .因而火車因而火車在行駛的過程中在行駛的過程中, ,重心的高度不變重心的高度不變, ,即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi)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故火車的圓周平面是水平面, ,而不是斜面而不是斜面. .即火車的向心加速度和向心即火車的向心加速度和向心力均沿水平面指向圓心力均沿水平面指向圓心. .速度與對(duì)軌道壓力的關(guān)系速度與對(duì)軌道壓力的關(guān)系a.a.當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度v v等于規(guī)定速度等于規(guī)定速度v v0 0時(shí)時(shí), ,所需向心力僅由重力和支持力的所需向心力僅由重力和支持力的合力提供合力提供, ,此時(shí)火車對(duì)內(nèi)外軌道無側(cè)向擠壓作用此時(shí)火車對(duì)內(nèi)外軌道無側(cè)向擠壓作用. .b.b.當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度vvvv0 0時(shí)時(shí), ,輪緣對(duì)外軌道有側(cè)壓力輪緣對(duì)外軌道有側(cè)壓力. .c.c.當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度vvvvvv0 0時(shí)時(shí), ,火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力C.C.當(dāng)火車的速率當(dāng)火車的速率vvvv0 0時(shí)時(shí), ,火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的擠壓力火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的擠壓力D.D.當(dāng)火車的速率當(dāng)火車的速率vvvvvv0 0時(shí)時(shí), ,火車重力與支持力的合力不足以提供向心力火車重力與支持力的合力不足以提供向心力, ,火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力; ;當(dāng)火車的速率當(dāng)火車的速率vvvv0 0時(shí)時(shí), ,火車重力與支持力的合力大于火車所需的向心力火車重力與支持力的合力大于火車所需的向心力, ,火車火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的側(cè)向壓力對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的側(cè)向壓力, ,選項(xiàng)選項(xiàng)B,DB,D正確正確,C,C錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .ABDABD針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2-22-2 ( (多選多選) )如圖所示如圖所示, ,兩個(gè)質(zhì)量均為兩個(gè)質(zhì)量均為m m的小木塊的小木塊a a和和b(b(可視為質(zhì)可視為質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)) )放在水平圓盤上放在水平圓盤上,a,a與轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸OOOO的距離為的距離為l,bl,b與轉(zhuǎn)軸的距離為與轉(zhuǎn)軸的距離為2l.2l.木塊與圓木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k k倍倍, ,重力加速度大小為重力加速度大小為g.g.若圓盤從靜若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng), ,用用表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度, ,下列說法正確下列說法正確的是的是( ( ) )A.bA.b一定比一定比a a先開始滑動(dòng)先開始滑動(dòng)B.a,bB.a,b所受的摩擦力始終相等所受的摩擦力始終相等C.C.= = 是是b b開始滑動(dòng)的臨界角速度開始滑動(dòng)的臨界角速度D.D.當(dāng)當(dāng)= = 時(shí)時(shí),a,a所受摩擦力的大小為所受摩擦力的大小為kmgkmg2kgl3kglACAC要點(diǎn)三要點(diǎn)三 離心現(xiàn)象的理解離心現(xiàn)象的理解【問題導(dǎo)學(xué)問題導(dǎo)學(xué)】如圖所示如圖所示, ,鏈球比賽中鏈球比賽中, ,高速旋轉(zhuǎn)的鏈球被放手后會(huì)飛出高速旋轉(zhuǎn)的鏈球被放手后會(huì)飛出; ;汽車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)汽車高速轉(zhuǎn)彎時(shí), ,若摩擦力不足若摩擦力不足, ,汽車會(huì)滑出路面汽車會(huì)滑出路面. .請(qǐng)思考請(qǐng)思考: :(1)(1)鏈球飛出、汽車滑出是因?yàn)槭艿搅穗x心力嗎鏈球飛出、汽車滑出是因?yàn)槭艿搅穗x心力嗎? ?(2)(2)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體做圓周運(yùn)動(dòng)的物體, ,如果突然外力消失如果突然外力消失, ,會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)? ?(3)(3)物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件是什么物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件是什么? ?答案答案: :(1)(1)不是離心力作用不是離心力作用. .(2)(2)物體會(huì)沿切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)物體會(huì)沿切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)(3)(3)物體所需的向心力不足或消失物體所需的向心力不足或消失. .【要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納】1.1.離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)離心運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)離心運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn). .做圓周運(yùn)動(dòng)的物體做圓周運(yùn)動(dòng)的物體, ,總有沿著圓周切線飛總有沿著圓周切線飛出去的趨向出去的趨向, ,之所以沒有飛出去之所以沒有飛出去, ,是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒适且驗(yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒? .向心力不向心力不斷地把物體從圓周運(yùn)動(dòng)的切線方向拉到圓周上來斷地把物體從圓周運(yùn)動(dòng)的切線方向拉到圓周上來. .一旦作為向心力的合外一旦作為向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力力突然消失或不足以提供向心力, ,物體就會(huì)發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)物體就會(huì)發(fā)生離心運(yùn)動(dòng). . 2.2.離心運(yùn)動(dòng)和近心運(yùn)動(dòng)中合外力與向心力的關(guān)系離心運(yùn)動(dòng)和近心運(yùn)動(dòng)中合外力與向心力的關(guān)系如圖所示如圖所示(4)(4)若若F F合合=0,=0,則物體沿切線方向飛出則物體沿切線方向飛出. .3.3.幾種常見離心運(yùn)動(dòng)的對(duì)比幾種常見離心運(yùn)動(dòng)的對(duì)比【典例典例3 3】如圖所示如圖所示, ,高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R=100 m,R=100 m,汽車輪胎與路面汽車輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.23.=0.23.最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等, ,若路面是水平若路面是水平的的, ,問汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)不發(fā)生徑向滑動(dòng)問汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)不發(fā)生徑向滑動(dòng)( (離心現(xiàn)象離心現(xiàn)象) )所許可的最大速率所許可的最大速率v vm m為多大為多大? ?當(dāng)超過當(dāng)超過v vm m時(shí)時(shí), ,將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象? ?思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥 (1)(1)汽車所受的側(cè)向靜摩擦力提供向心力汽車所受的側(cè)向靜摩擦力提供向心力. .(2)(2)剛好側(cè)向滑動(dòng)時(shí)剛好側(cè)向滑動(dòng)時(shí), ,最大靜摩擦力提供向心力最大靜摩擦力提供向心力, ,有有mgmg=m=m . .2mvR解析解析: :在水平路面上轉(zhuǎn)彎在水平路面上轉(zhuǎn)彎, ,向心力只能由靜摩擦力提供向心力只能由靜摩擦力提供, ,設(shè)汽車質(zhì)量為設(shè)汽車質(zhì)量為m,m,則則f fm m= =mgmg, ,則有則有m =m =mgmg, ,v vm m= ,= ,代入數(shù)據(jù)可得代入數(shù)據(jù)可得v vm m15 15 m/sm/s=54 km/h.=54 km/h.當(dāng)汽車的速度超過當(dāng)汽車的速度超過54 km/h54 km/h時(shí)時(shí), ,需要的向心力需要的向心力m m 大于最大靜摩擦力大于最大靜摩擦力, ,也就是也就是說提供的合外力不足以維持汽車做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力說提供的合外力不足以維持汽車做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力, ,汽車將做離心汽車將做離心運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), ,嚴(yán)重的將會(huì)出現(xiàn)翻車事故嚴(yán)重的將會(huì)出現(xiàn)翻車事故. .2mvRgR2vR答案答案: :54 km/h54 km/h汽車做離心運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)翻車事故汽車做離心運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)翻車事故誤區(qū)警示誤區(qū)警示 對(duì)離心運(yùn)動(dòng)理解出錯(cuò)對(duì)離心運(yùn)動(dòng)理解出錯(cuò)在處理離心運(yùn)動(dòng)問題時(shí)要注意從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析離心運(yùn)動(dòng)的成因在處理離心運(yùn)動(dòng)問題時(shí)要注意從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析離心運(yùn)動(dòng)的成因. .物體之物體之所以做離心運(yùn)動(dòng)是由于向心力不足或突然消失所以做離心運(yùn)動(dòng)是由于向心力不足或突然消失, ,而不是由于受到離心力的而不是由于受到離心力的作用作用. .事實(shí)上事實(shí)上, ,并沒有離心力這種力并沒有離心力這種力. .( (教師備用教師備用) )例例3-13-1: :( (多選多選) )中央電視臺(tái)中央電視臺(tái)今日說法今日說法欄目報(bào)道了一起發(fā)生在湖南長(zhǎng)沙某欄目報(bào)道了一起發(fā)生在湖南長(zhǎng)沙某區(qū)湘府路上的離奇交通事故區(qū)湘府路上的離奇交通事故. .家住公路拐彎處的張先生和李先生家在三個(gè)家住公路拐彎處的張先生和李先生家在三個(gè)月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻在自家門口的場(chǎng)面月內(nèi)連續(xù)遭遇了七次大卡車側(cè)翻在自家門口的場(chǎng)面, ,第八次有輛卡車沖撞第八次有輛卡車沖撞進(jìn)李先生家進(jìn)李先生家, ,造成三死一傷和房屋嚴(yán)重?fù)p毀的血腥慘案造成三死一傷和房屋嚴(yán)重?fù)p毀的血腥慘案. .經(jīng)公安部門和交通經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查部門協(xié)力調(diào)查, ,畫出的現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖所示畫出的現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖所示. .交警根據(jù)圖示作出以下判斷交警根據(jù)圖示作出以下判斷, ,你認(rèn)為正確的是你認(rèn)為正確的是( ( ) ) A.A.由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng)由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鲭x心運(yùn)動(dòng)B.B.由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鱿蛐倪\(yùn)動(dòng)由圖可知汽車在拐彎時(shí)發(fā)生側(cè)翻是因?yàn)檐囎鱿蛐倪\(yùn)動(dòng)C.C.公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)( (東北東北) )高外高外( (西南西南) )低低D.D.公路在設(shè)計(jì)上可能外公路在設(shè)計(jì)上可能外( (西南西南) )高內(nèi)高內(nèi)( (東北東北) )低低ACAC解析解析: :由題圖可知發(fā)生事故時(shí)由題圖可知發(fā)生事故時(shí), ,卡車在做圓周運(yùn)動(dòng)卡車在做圓周運(yùn)動(dòng), ,由圖可以看出卡車沖入民由圖可以看出卡車沖入民宅時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)宅時(shí)做離心運(yùn)動(dòng), ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A正確正確,B,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;如果外側(cè)高如果外側(cè)高, ,卡車所受重力和支持力卡車所受重力和支持力的合力提供向心力的合力提供向心力, ,則卡車不會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)則卡車不會(huì)做離心運(yùn)動(dòng), ,也不會(huì)發(fā)生事故也不會(huì)發(fā)生事故, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)C C正確正確. .針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練3-13-1 (2017(2017溫州高一檢測(cè)溫州高一檢測(cè)) )下列哪種現(xiàn)象利用了物體的離心下列哪種現(xiàn)象利用了物體的離心運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)( ( ) )A.A.車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度B.B.轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大C.C.在修筑鐵路時(shí)在修筑鐵路時(shí), ,轉(zhuǎn)彎處軌道的內(nèi)軌要低于外軌轉(zhuǎn)彎處軌道的內(nèi)軌要低于外軌D.D.離心水泵工作時(shí)離心水泵工作時(shí)解析解析: :車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)限速、修筑鐵路時(shí)彎道處內(nèi)軌低于外軌都是為了防止因車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)限速、修筑鐵路時(shí)彎道處內(nèi)軌低于外軌都是為了防止因?yàn)殡x心運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生側(cè)翻危險(xiǎn)為離心運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生側(cè)翻危險(xiǎn), ,轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大也是為了轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大也是為了防止因離心運(yùn)動(dòng)而將砂輪轉(zhuǎn)壞防止因離心運(yùn)動(dòng)而將砂輪轉(zhuǎn)壞. .離心水泵工作時(shí)運(yùn)用了水的離心運(yùn)動(dòng)規(guī)律離心水泵工作時(shí)運(yùn)用了水的離心運(yùn)動(dòng)規(guī)律, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確 D D達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng) 隨堂演練隨堂演練檢測(cè)效果檢測(cè)效果1.1.下列有關(guān)洗衣機(jī)脫水筒的脫水原理說法正確的是下列有關(guān)洗衣機(jī)脫水筒的脫水原理說法正確的是( ( ) )A.A.水滴受離心力作用水滴受離心力作用, ,而沿背離圓心的方向甩出而沿背離圓心的方向甩出B.B.水滴受到向心力水滴受到向心力, ,由于慣性沿切線方向甩出由于慣性沿切線方向甩出C.C.水滴受到的離心力大于它受到的向心力水滴受到的離心力大于它受到的向心力, ,從而沿切線方向甩出從而沿切線方向甩出D.D.水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力, ,于是沿切線方向甩出于是沿切線方向甩出D D解析解析: :隨著脫水筒的轉(zhuǎn)速增加隨著脫水筒的轉(zhuǎn)速增加, ,水滴所需的向心力越來越大水滴所需的向心力越來越大, ,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值一定值, ,水滴所需的向心力水滴所需的向心力F=m F=m 大于水滴與衣服間的附著力時(shí)大于水滴與衣服間的附著力時(shí), ,水滴就水滴就會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)會(huì)做離心運(yùn)動(dòng), ,沿切線方向被甩出沿切線方向被甩出, ,選項(xiàng)選項(xiàng)D D正確正確. .2vr2 2.(.(多選多選) )火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌火車軌道在轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌, ,其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度其高度差由轉(zhuǎn)彎半徑與火車速度確定確定. .若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛速度為若在某轉(zhuǎn)彎處規(guī)定行駛速度為v,v,則下列說法中正確的是則下列說法中正確的是( ( ) )A.A.當(dāng)以當(dāng)以v v的速度通過此彎路時(shí)的速度通過此彎路時(shí), ,火車重力與軌道面支持力的合力提供向心力火車重力與軌道面支持力的合力提供向心力B.B.當(dāng)以當(dāng)以v v的速度通過此彎路時(shí)的速度通過此彎路時(shí), ,火車重力、軌道面支持力和外軌對(duì)輪緣彈力的火車重力、軌道面支持力和外軌對(duì)輪緣彈力的合力提供向心力合力提供向心力ACAC解析解析: :火車拐彎時(shí)按鐵路的設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)火車拐彎時(shí)按鐵路的設(shè)計(jì)速度行駛時(shí), ,向心力由火車的重力和軌道向心力由火車的重力和軌道的支持力的合力提供的支持力的合力提供, ,選項(xiàng)選項(xiàng)A A正確正確,B,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;當(dāng)速度大于當(dāng)速度大于v v時(shí)時(shí), ,火車的重力和軌火車的重力和軌道的支持力的合力小于向心力道的支持力的合力小于向心力, ,外軌對(duì)輪緣有向內(nèi)的彈力外軌對(duì)輪緣有向內(nèi)的彈力, ,輪緣擠壓外軌輪緣擠壓外軌, ,選項(xiàng)選項(xiàng)C C正確正確,D,D錯(cuò)誤錯(cuò)誤. .3.3.半徑為半徑為R R的光滑半圓球固定在水平面上的光滑半圓球固定在水平面上( (如圖所示如圖所示),),頂部有一小物體頂部有一小物體A,A,今今給它一個(gè)水平初速度給它一個(gè)水平初速度v v0 0= ,= ,則物體將則物體將( ( ) )A.A.沿球面下滑至沿球面下滑至M M點(diǎn)點(diǎn)B.B.沿球面下滑至某一點(diǎn)沿球面下滑至某一點(diǎn)N,N,便離開球面做斜下拋運(yùn)動(dòng)便離開球面做斜下拋運(yùn)動(dòng)C.C.沿半徑大于沿半徑大于R R的新圓弧軌道做圓周運(yùn)動(dòng)的新圓弧軌道做圓周運(yùn)動(dòng)D.D.立即離開半圓球做平拋運(yùn)動(dòng)立即離開半圓球做平拋運(yùn)動(dòng)D D解析解析: :當(dāng)當(dāng)v v0 0= = 時(shí)時(shí), ,所需向心力所需向心力F=m =mg,F=m =mg,此時(shí)此時(shí), ,物體與半球面頂部接觸但物體與半球面頂部接觸但無彈力作用無彈力作用, ,物體只受重力作用物體只受重力作用, ,所以做平拋運(yùn)動(dòng)所以做平拋運(yùn)動(dòng), ,故故D D正確正確. .RggR20vR4 4. .如圖所示如圖所示, ,質(zhì)量為質(zhì)量為1 kg1 kg的小球用細(xì)繩懸掛于的小球用細(xì)繩懸掛于O O點(diǎn)點(diǎn), ,將小球拉離豎直位置釋將小球拉離豎直位置釋放后放后, ,到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度為到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度為2 2 m/sm/s, ,已知球心到懸點(diǎn)的距離為已知球心到懸點(diǎn)的距離為1 m,1 m,重力加重力加速度速度g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,求小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩的拉力的大小求小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩的拉力的大小. .答案答案: :14 N14 N( (教師參考教師參考) )課堂小結(jié)課堂小結(jié)