魯科物理必修2 第4章第3 4節(jié)《向心力的實(shí)例分析》《離心運(yùn)動(dòng)》
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,歡迎進(jìn)入物理課堂,第3節(jié)向心力的實(shí)例分析第4節(jié)離心運(yùn)動(dòng),,,,,,,,,,,核心要點(diǎn)突破,課堂互動(dòng)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(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源．2．能應(yīng)用牛頓第二定律和有關(guān)向心力知識(shí)分析實(shí)例．3．熟練掌握應(yīng)用向心力知識(shí)分析兩類圓周運(yùn)動(dòng)模型的步驟和方法．4．通過(guò)生活現(xiàn)象了解什么是離心運(yùn)動(dòng)．5．知道物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件．6．通過(guò)實(shí)例分析了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止．,重點(diǎn)難點(diǎn)：1.分析離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生條件．2．向心力來(lái)源的研究與計(jì)算．3．運(yùn)用向心力公式及有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)公式解決實(shí)際問(wèn)題．,課前自主學(xué)案,一、轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力實(shí)例分析1．水平路面轉(zhuǎn)彎(1)汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎時(shí)，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(shí)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(shí)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(guò)彎道的規(guī)定速度取決于__________和______．3．飛機(jī)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(yùn)動(dòng)實(shí)例分析1．汽車過(guò)拱形橋的問(wèn)題(1)凸橋：如圖4－3－3甲所示，汽車在凸橋頂部時(shí)，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(shí)，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(guò)山車：如圖4－3－4所示，在最高點(diǎn)A，向心力由軌道的_______和_____的合力提供，F(xiàn)向＝_____,在最低點(diǎn)B，F(xiàn)向＝______,圖4－3－4,支持力,重力,N＋mg,N－mg,三、認(rèn)識(shí)離心運(yùn)動(dòng)1．定義：做圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，物體就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，稱為離心運(yùn)動(dòng)．2．形成原因：做圓周運(yùn)動(dòng)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(shí)，物體因慣性而遠(yuǎn)離圓心，做離心運(yùn)動(dòng)．3．發(fā)生條件：合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力．,【思考感悟】離心現(xiàn)象是因?yàn)槲矬w受離心力作用的結(jié)果嗎？提示：不是．,四、離心機(jī)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(yùn)動(dòng)的危害及其防止1．飛機(jī)攀高或翻飛旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心運(yùn)動(dòng)往往造成飛行員______．2．汽車在轉(zhuǎn)彎(尤其在下雨天)時(shí)往往會(huì)因________而發(fā)生事故．,過(guò)荷,離心運(yùn)動(dòng),核心要點(diǎn)突破,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)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(dòng)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(shí)所需的向心力，而車輪沒(méi)有相對(duì)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(diǎn)在實(shí)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(shí)所需的向心力由重力和彈力的合力提供．這個(gè)彈力垂直于路面，不會(huì)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(gè)外軌是等高的，整個(gè)內(nèi)軌是等高的．因而火車在行駛的過(guò)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(yùn)動(dòng)的向心力為水平方向，而不是斜向下方．,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀),圖4－3－6,解析：選C.先對(duì)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(yùn)動(dòng)的三種模型1．有繩模型(內(nèi)軌模型)參與的圓周運(yùn)動(dòng)如圖4－3－7所示，小球在最高點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的臨界位置．,圖4－3－7,圖4－3－8,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)3．長(zhǎng)為l的細(xì)繩一端固定，另一端系一個(gè)小球，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．那么不正確的是()A．小球通過(guò)圓周上頂點(diǎn)時(shí)的速度最小可以等于零B．小球通過(guò)圓周上頂點(diǎn)時(shí)的速度最小不能小于C．小球通過(guò)圓周上最低點(diǎn)時(shí)，小球需要的向心力最大D．小球通過(guò)圓周上最低點(diǎn)時(shí)繩的張力最大,2．有桿模型(圓環(huán)模型)參與的圓周運(yùn)動(dòng)桿與繩不同，桿既能提供拉力，又能提供支持力．因此不會(huì)出現(xiàn)脫離軌道的情況，但小球能否通過(guò)最高點(diǎn)仍是小球做完整圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵．所以其臨界條件是：小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度v＞0.設(shè)當(dāng)小球通過(guò)最高點(diǎn)的速度為v0時(shí)，桿與小球之間恰無(wú)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(duì)球作用力歸納如下：,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)4．如圖4－3－10所示，輕桿的一端有一個(gè)小球，另一端有光滑的固定軸O.現(xiàn)給小球一個(gè)初速度，使球和桿一起繞軸O在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，用F表示小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)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(guò)橋問(wèn)題對(duì)于車過(guò)橋問(wèn)題，在此只研究在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情形．汽車過(guò)橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)足以視為圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力的來(lái)源是汽車所受的重力及橋面對(duì)汽車的支持力．(1)凹形橋①受力特點(diǎn)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(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀),圖4－3－12,即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)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(guò)凸形橋的最高點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()A．汽車對(duì)橋的壓力大于汽車的重力B．汽車對(duì)橋的壓力小于汽車的重力C．汽車的速度越小，對(duì)橋的壓力越小D．汽車的速度越大，對(duì)橋的壓力越大,圖4－3－14,三、離心運(yùn)動(dòng)的理解1．離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)離心運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的物體，總是有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒(méi)有飛出去，是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒剩?．離心運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)物體做離心運(yùn)動(dòng)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?yàn)楦菊也坏健半x心力”的施力物體,3．關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)的條件和運(yùn)動(dòng)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)下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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