4生活中的圓周運動4生活中的圓周運動1學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.會分析具體圓周運動問題中向心力的來源,能解決生活中的圓周運動問題。2.了解航天器中的失重現(xiàn)象及原因。3.了解離心運動及物體做離心運動的條件,知道離心運動的應(yīng)用及危害。學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.會分析具體圓周運動問題中向心力的來源,能2必備知識自我檢測一、火車轉(zhuǎn)彎1.火車轉(zhuǎn)彎的運動特點火車轉(zhuǎn)彎時實際上在做圓周運動,因而具有向心加速度,由于其質(zhì)量巨大,需要很大的向心力。2.向心力的來源(1)若轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外軌一樣高,則由外軌對輪緣的彈力提供向心力,這樣,鐵軌和車輪極易受損,還可能使火車側(cè)翻。(2)若轉(zhuǎn)彎時外軌略高于內(nèi)軌,依據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑和規(guī)定的行駛速度,適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差,使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由重力G和支持力FN的合力來提供。必備知識自我檢測一、火車轉(zhuǎn)彎3必備知識自我檢測二、汽車過拱形橋1.汽車過拱形橋(如圖甲)必備知識自我檢測二、汽車過拱形橋4必備知識自我檢測2.汽車過凹形路面(如圖乙)

必備知識自我檢測2.汽車過凹形路面(如圖乙)5必備知識自我檢測三、航天器中的失重現(xiàn)象1.航天器在近地軌道的運動

2.對失重現(xiàn)象的認(rèn)識航天器內(nèi)的任何物體都處于完全失重狀態(tài),但并不是物體不受重力。正因為受到重力作用才使航天器連同其中的乘員環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動。必備知識自我檢測三、航天器中的失重現(xiàn)象2.對失重現(xiàn)象的認(rèn)識6必備知識自我檢測四、離心運動1.定義:物體沿切線飛出或做逐漸遠離圓心的運動。2.原因:向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力。3.應(yīng)用:洗衣機的脫水桶,制作無縫鋼管、水泥管道、水泥電線桿等,分離血液中的血漿和紅細(xì)胞。4.防止:汽車在公路轉(zhuǎn)彎處必須限速行駛;轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高。必備知識自我檢測四、離心運動7必備知識自我檢測正誤辨析1.火車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時,外軌擠壓火車的外輪緣。(

)答案:√2.車輛按規(guī)定車速通過“內(nèi)低外高”的彎道時,向心力是由重力和支持力的合力提供的。(

)答案:√3.汽車過拱形橋或凹形路面時,向心加速度的方向都是向上的。(

)解析:汽車過拱形橋時,向心加速度的方向向下;過凹形路面時,向心加速度的方向向上。答案:×必備知識自我檢測正誤辨析8必備知識自我檢測4.汽車駛過凹形路面最低點時,對路面的壓力一定大于重力。

(

)答案:√5.航天器中宇航員處于完全失重狀態(tài),所受合力為零。(

)解析:航天器中宇航員處于完全失重狀態(tài),但受地球引力,合力不為零。答案:×6.物體做離心運動是因為受到離心力的作用。(

)解析:物體做離心運動的原因不是受到離心力作用,而是外力不足以提供向心力。答案:×必備知識自我檢測4.汽車駛過凹形路面最低點時,對路面的壓力一9探究一探究二探究三隨堂檢測火車轉(zhuǎn)彎問題分析情境導(dǎo)引如圖為火車車輪的構(gòu)造及火車轉(zhuǎn)彎時的情景,設(shè)火車轉(zhuǎn)彎時的運動是勻速圓周運動,觀察圖片并思考:(1)火車轉(zhuǎn)彎處的鐵軌有什么特點?(2)火車轉(zhuǎn)彎時哪些力提供向心力?(3)火車轉(zhuǎn)彎時速度過大或過小,會對哪側(cè)軌道有側(cè)壓力?探究一探究二探究三隨堂檢測火車轉(zhuǎn)彎問題分析10探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)火車轉(zhuǎn)彎處,外軌高于內(nèi)軌。(2)重力、支持力、軌道的彈力。(3)火車轉(zhuǎn)彎時速度過大會對軌道外側(cè)有壓力,速度過小會對軌道內(nèi)側(cè)有壓力。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)火車轉(zhuǎn)彎處,外軌高11探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.軌跡分析火車在轉(zhuǎn)彎過程中,運動軌跡是一圓弧,由于火車轉(zhuǎn)彎過程中重心高度不變,故火車軌跡所在的平面是水平面,而不是斜面?；疖嚨南蛐募铀俣群拖蛐牧厮矫嬷赶驁A心。2.向心力分析(1)若轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高,則由外軌對輪緣的彈力提供向心力。(2)若轉(zhuǎn)彎時外軌略高于內(nèi)軌,根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的速度,適當(dāng)選擇內(nèi)、外軌的高度差,則按規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納(1)若轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高12探究一探究二探究三隨堂檢測3.規(guī)定速度分析若火車轉(zhuǎn)彎時只受重力和支持力作用,不受軌道側(cè)壓力。則4.軌道輪緣壓力與火車速度的關(guān)系(1)當(dāng)火車行駛速率v等于規(guī)定速度v0時,內(nèi)、外軌道對輪緣都沒有側(cè)壓力。(2)當(dāng)火車行駛速度v大于規(guī)定速度v0時,火車有離心運動趨勢,故外軌道對輪緣有側(cè)壓力。(3)當(dāng)火車行駛速度v小于規(guī)定速度v0時,火車有向心運動趨勢,故內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力。探究一探究二探究三隨堂檢測3.規(guī)定速度分析13探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛

火車軌道外高內(nèi)低的目的是讓支持力傾斜,讓支持力在指向圓心方向的分力提供向心力。同理,汽車和摩托車賽道拐彎處、高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計成外高內(nèi)低,可以減小車輪和路面間的橫向摩擦力。探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛火車軌道外高內(nèi)低的目的14探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例1有一列質(zhì)量為100t的火車,以72km/h的速率勻速通過一個內(nèi)外軌一樣高的彎道,軌道半徑為400m。(g取10m/s2)(1)試計算鐵軌受到的側(cè)壓力。(2)若要使火車以此速率通過彎道,且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零,我們可以適當(dāng)傾斜路基,試計算路基傾斜角度θ的正切值。點撥第(1)問中,外軌對輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力;第(2)問中,重力和鐵軌對火車的支持力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)15探究一探究二探究三隨堂檢測答案:(1)1×105N

(2)0.1探究一探究二探究三隨堂檢測答案:(1)1×105N(2)16探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

火車轉(zhuǎn)彎問題的兩點注意(1)合力的方向:火車轉(zhuǎn)彎時,火車所受合力沿水平方向指向圓心,而不是沿軌道斜面向下。(2)受力分析:火車轉(zhuǎn)彎速率大于或小于規(guī)定速率時,火車受到三個力的作用,即重力、軌道的支持力和外軌或內(nèi)軌對火車的側(cè)向擠壓力,側(cè)向擠壓力的方向沿軌道平面向里或向外,合力沿水平面指向圓心。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法火車轉(zhuǎn)彎問題的兩點注意17探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練1(多選)火車在鐵軌上轉(zhuǎn)彎可以看作是做勻速圓周運動,火車速度提高易使外軌受損。為解決火車高速轉(zhuǎn)彎時使外軌受損這一難題,你認(rèn)為理論上可行的措施是(

)A.減小彎道半徑B.增大彎道半徑C.適當(dāng)減小內(nèi)外軌道的高度差D.適當(dāng)增加內(nèi)外軌道的高度差解析:當(dāng)火車速度增大時,可適當(dāng)增大轉(zhuǎn)彎半徑或適當(dāng)增加內(nèi)外軌道的高度差,以減小外軌所受壓力。答案:BD探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練1(多選)火車在鐵軌上轉(zhuǎn)彎18探究一探究二探究三隨堂檢測汽車過橋問題分析情境導(dǎo)引(1)用兩根鐵絲彎成如圖所示的凹凸橋。把一個小球放在凹橋底部A,調(diào)節(jié)兩軌間的距離,使小球剛好不掉下去,但稍加一點壓力,小球就會撐開兩軌下落。讓小球從斜軌滾下,當(dāng)小球經(jīng)過凹橋底部時,你看到了什么?(2)把凹橋下的搭鉤扣上,并讓小球在凸橋頂端B靜止放置時,剛好能撐開兩軌下落。然后,讓小球再從斜軌滾下,當(dāng)球經(jīng)過凸橋頂端時,你又看到了什么?凹凸橋?qū)嶒炑b置

探究一探究二探究三隨堂檢測汽車過橋問題分析凹凸橋?qū)嶒炑b置19探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)小球經(jīng)過凹橋底部時,從兩軌之間掉了下來。(2)小球經(jīng)過凸橋頂端時,沒有掉下來。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)小球經(jīng)過凹橋底部時20探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納汽車過拱形橋問題探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納21探究一探究二探究三隨堂檢測探究一探究二探究三隨堂檢測22探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例2如圖所示,質(zhì)量m=2.0×104kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面,兩橋面的圓弧半徑均為20m。如果橋面承受的壓力不得超過3.0×105N,則:(1)汽車允許的最大速率是多少?(2)若以所求速度行駛,汽車對橋面的最小壓力是多少?(g取10m/s2)探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)23探究一探究二探究三隨堂檢測點撥首先要確定汽車在何位置時對橋面的壓力最大,汽車經(jīng)過凹形橋面時,向心加速度方向向上,汽車處于超重狀態(tài);經(jīng)過凸形橋面時,向心加速度向下,汽車處于失重狀態(tài),所以汽車經(jīng)過凹形橋面最低點時,汽車對橋面的壓力最大。解析:(1)汽車在凹形橋底部時,由牛頓第二定律得FN-mg=代入數(shù)據(jù)解得v=10

m/s。(2)汽車在凸形橋頂部時,由牛頓第二定律得mg-FN'=代入數(shù)據(jù)得FN'=1.0×105

N。由牛頓第三定律知汽車對橋面的最小壓力是1.0×105

N。答案:(1)10m/s

(2)1.0×105

N探究一探究二探究三隨堂檢測點撥首先要確定汽車在何位置時對橋面24探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

(1)過凹形橋最低點時,汽車的加速度方向豎直向上,處于超重狀態(tài),為使對橋壓力不超出最大承受力,汽車有最大行駛速度限制。(2)汽車對橋的壓力與橋?qū)ζ嚨闹С至κ亲饔昧εc反作用力。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法(1)過凹形橋最低點時,25探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練2如圖所示,當(dāng)汽車通過拱橋頂點的速度為10m/s時,車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時,對橋面的壓力為零,則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為(

)A.15m/s

B.20m/s C.25m/sD.30m/s答案:B探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練2如圖所示,當(dāng)汽車通過拱橋26探究一探究二探究三隨堂檢測對離心運動的理解情境導(dǎo)引雨天,當(dāng)你旋轉(zhuǎn)自己的雨傘時,會發(fā)現(xiàn)水滴沿著傘的邊緣切線飛出。汽車高速轉(zhuǎn)彎時,若摩擦力不足,汽車會滑出路面。請思考:(1)水滴飛出、汽車滑出是因為受到了離心力嗎?(2)物體做離心運動的條件是什么?要點提示:(1)水滴飛出、汽車滑出的原因是物體慣性的表現(xiàn),不是因為受到了什么離心力,離心力是不存在的。(2)物體做離心運動的條件是做圓周運動的物體,提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足夠大的向心力。探究一探究二探究三隨堂檢測對離心運動的理解27探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.離心運動的實質(zhì)物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運動的物體,總有沿著圓周切線飛出去的趨向,之所以沒有飛出去,是因為受到向心力作用的緣故。一旦作為向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力,物體就會發(fā)生離心運動。2.離心運動的受力特點物體做離心運動并不是物體受到離心力作用,而是由于外力不能提供足夠的向心力。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納28探究一探究二探究三隨堂檢測3.離心運動的條件

《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測3.離心運動的條件《圓周運動》公29探究一探究二探究三隨堂檢測(4)若F合=0,則物體沿切線方向飛出,做勻速直線運動。畫龍點睛

分析離心現(xiàn)象要明確什么是“提供的向心力”,什么是“需要的向心力”,分析“供”與“需”的關(guān)系是確定物體怎樣運動的關(guān)鍵。《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測(4)若F合=0,則物體沿切線方向30探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例3如圖所示,高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R=250m,汽車輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。若路面是水平的,問汽車轉(zhuǎn)彎時不發(fā)生側(cè)向滑動(離心現(xiàn)象)所許可的最大速率vm為多大?當(dāng)超過vm時,將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?(g取10m/s2)《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)《圓周運動》公開課課件高中31探究一探究二探究三隨堂檢測答案:90km/h

汽車做離心運動或出現(xiàn)翻車

《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測答案:90km/h汽車做離心運32探究一探究二探究三隨堂檢測分析技巧離心運動問題的分析技巧(1)關(guān)鍵看物體所受的合力是否滿足物體做圓周運動所需要的向心力,即“提供”是否滿足“需求”。物體做圓周運動所需要的向心力越大,物體就越容易發(fā)生離心現(xiàn)象。(2)離心現(xiàn)象是做圓周運動的物體所受合力減小或突然消失時所發(fā)生的現(xiàn)象,而不是離心力大于向心力的緣故。(3)若提供向心力的合力大于需要的向心力(Fn>mrω2)時,物體將做“近心運動”。《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測分析技巧離心運動問題的分析技巧《圓33探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練3如圖是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時的情形,轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低,摩托車轉(zhuǎn)彎有一個最大安全速度,若超過此速度,摩托車將發(fā)生滑動。對于摩托車滑動的問題,下列論述正確的是(

)A.摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用B.摩托車所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去D.摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去解析:摩托車只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用,沒有離心力,選項A錯誤;摩托車正確轉(zhuǎn)彎時可看作是做勻速圓周運動,所受的合力等于向心力,如果向外滑動,說明提供的向心力即合力小于需要的向心力,選項B正確;摩托車將在沿線速度方向與半徑向外的方向之間做離心曲線運動,選項C、D錯誤。答案:B《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練3如圖是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時的34探究一探究二探究三隨堂檢測1.如圖所示,光滑的水平面上,小球m在拉力F作用下做勻速圓周運動,若小球到達P點時F突然發(fā)生變化,下列關(guān)于小球運動的說法正確的是(

)A.F突然消失,小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動B.F突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動C.F突然變大,小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動D.F突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPc逐漸靠近圓心解析:若F突然消失,小球所受合力突變?yōu)?,將沿切線方向勻速飛出,選項A正確。若F突然變小不足以提供所需向心力,小球?qū)⒆鲋饾u遠離圓心的離心運動,選項B、D錯誤。若F突然變大,超過了所需向心力,小球?qū)⒆鲋饾u靠近圓心的近心運動,選項C錯誤。答案:A《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測1.如圖所示,光滑的水平面上,小球35探究一探究二探究三隨堂檢測2.鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑為R,內(nèi)側(cè)和外側(cè)的高度差為h,L為兩軌間

A.外側(cè)鐵軌與輪緣間產(chǎn)生擠壓B.鐵軌與輪緣間無擠壓C.內(nèi)側(cè)鐵軌與輪緣間產(chǎn)生擠壓D.內(nèi)外側(cè)鐵軌與輪緣間均有擠壓答案:A《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測2.鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑為R,內(nèi)側(cè)36探究一探究二探究三隨堂檢測3.一輛汽車勻速率通過一座拱形橋后,接著又以相同速率通過一凹形橋。設(shè)兩橋圓弧半徑相等,汽車通過拱形橋橋頂時,對橋面的壓力F1為車重的一半,汽車通過凹形橋的最低點時,對橋面的壓力為F2,則F1與F2之比為(

)A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶1答案:C《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測3.一輛汽車勻速率通過一座拱形橋后374生活中的圓周運動4生活中的圓周運動38學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.會分析具體圓周運動問題中向心力的來源,能解決生活中的圓周運動問題。2.了解航天器中的失重現(xiàn)象及原因。3.了解離心運動及物體做離心運動的條件,知道離心運動的應(yīng)用及危害。學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.會分析具體圓周運動問題中向心力的來源,能39必備知識自我檢測一、火車轉(zhuǎn)彎1.火車轉(zhuǎn)彎的運動特點火車轉(zhuǎn)彎時實際上在做圓周運動,因而具有向心加速度,由于其質(zhì)量巨大,需要很大的向心力。2.向心力的來源(1)若轉(zhuǎn)彎時內(nèi)外軌一樣高,則由外軌對輪緣的彈力提供向心力,這樣,鐵軌和車輪極易受損,還可能使火車側(cè)翻。(2)若轉(zhuǎn)彎時外軌略高于內(nèi)軌,依據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑和規(guī)定的行駛速度,適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差,使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由重力G和支持力FN的合力來提供。必備知識自我檢測一、火車轉(zhuǎn)彎40必備知識自我檢測二、汽車過拱形橋1.汽車過拱形橋(如圖甲)必備知識自我檢測二、汽車過拱形橋41必備知識自我檢測2.汽車過凹形路面(如圖乙)

必備知識自我檢測2.汽車過凹形路面(如圖乙)42必備知識自我檢測三、航天器中的失重現(xiàn)象1.航天器在近地軌道的運動

2.對失重現(xiàn)象的認(rèn)識航天器內(nèi)的任何物體都處于完全失重狀態(tài),但并不是物體不受重力。正因為受到重力作用才使航天器連同其中的乘員環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動。必備知識自我檢測三、航天器中的失重現(xiàn)象2.對失重現(xiàn)象的認(rèn)識43必備知識自我檢測四、離心運動1.定義:物體沿切線飛出或做逐漸遠離圓心的運動。2.原因:向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力。3.應(yīng)用:洗衣機的脫水桶,制作無縫鋼管、水泥管道、水泥電線桿等,分離血液中的血漿和紅細(xì)胞。4.防止:汽車在公路轉(zhuǎn)彎處必須限速行駛;轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高。必備知識自我檢測四、離心運動44必備知識自我檢測正誤辨析1.火車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時,外軌擠壓火車的外輪緣。(

)答案:√2.車輛按規(guī)定車速通過“內(nèi)低外高”的彎道時,向心力是由重力和支持力的合力提供的。(

)答案:√3.汽車過拱形橋或凹形路面時,向心加速度的方向都是向上的。(

)解析:汽車過拱形橋時,向心加速度的方向向下;過凹形路面時,向心加速度的方向向上。答案:×必備知識自我檢測正誤辨析45必備知識自我檢測4.汽車駛過凹形路面最低點時,對路面的壓力一定大于重力。

(

)答案:√5.航天器中宇航員處于完全失重狀態(tài),所受合力為零。(

)解析:航天器中宇航員處于完全失重狀態(tài),但受地球引力,合力不為零。答案:×6.物體做離心運動是因為受到離心力的作用。(

)解析:物體做離心運動的原因不是受到離心力作用,而是外力不足以提供向心力。答案:×必備知識自我檢測4.汽車駛過凹形路面最低點時,對路面的壓力一46探究一探究二探究三隨堂檢測火車轉(zhuǎn)彎問題分析情境導(dǎo)引如圖為火車車輪的構(gòu)造及火車轉(zhuǎn)彎時的情景,設(shè)火車轉(zhuǎn)彎時的運動是勻速圓周運動,觀察圖片并思考:(1)火車轉(zhuǎn)彎處的鐵軌有什么特點?(2)火車轉(zhuǎn)彎時哪些力提供向心力?(3)火車轉(zhuǎn)彎時速度過大或過小,會對哪側(cè)軌道有側(cè)壓力?探究一探究二探究三隨堂檢測火車轉(zhuǎn)彎問題分析47探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)火車轉(zhuǎn)彎處,外軌高于內(nèi)軌。(2)重力、支持力、軌道的彈力。(3)火車轉(zhuǎn)彎時速度過大會對軌道外側(cè)有壓力,速度過小會對軌道內(nèi)側(cè)有壓力。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)火車轉(zhuǎn)彎處,外軌高48探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.軌跡分析火車在轉(zhuǎn)彎過程中,運動軌跡是一圓弧,由于火車轉(zhuǎn)彎過程中重心高度不變,故火車軌跡所在的平面是水平面,而不是斜面?；疖嚨南蛐募铀俣群拖蛐牧厮矫嬷赶驁A心。2.向心力分析(1)若轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高,則由外軌對輪緣的彈力提供向心力。(2)若轉(zhuǎn)彎時外軌略高于內(nèi)軌,根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的速度,適當(dāng)選擇內(nèi)、外軌的高度差,則按規(guī)定速度轉(zhuǎn)彎時所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納(1)若轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高49探究一探究二探究三隨堂檢測3.規(guī)定速度分析若火車轉(zhuǎn)彎時只受重力和支持力作用,不受軌道側(cè)壓力。則4.軌道輪緣壓力與火車速度的關(guān)系(1)當(dāng)火車行駛速率v等于規(guī)定速度v0時,內(nèi)、外軌道對輪緣都沒有側(cè)壓力。(2)當(dāng)火車行駛速度v大于規(guī)定速度v0時,火車有離心運動趨勢,故外軌道對輪緣有側(cè)壓力。(3)當(dāng)火車行駛速度v小于規(guī)定速度v0時,火車有向心運動趨勢,故內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力。探究一探究二探究三隨堂檢測3.規(guī)定速度分析50探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛

火車軌道外高內(nèi)低的目的是讓支持力傾斜,讓支持力在指向圓心方向的分力提供向心力。同理,汽車和摩托車賽道拐彎處、高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計成外高內(nèi)低,可以減小車輪和路面間的橫向摩擦力。探究一探究二探究三隨堂檢測畫龍點睛火車軌道外高內(nèi)低的目的51探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例1有一列質(zhì)量為100t的火車,以72km/h的速率勻速通過一個內(nèi)外軌一樣高的彎道,軌道半徑為400m。(g取10m/s2)(1)試計算鐵軌受到的側(cè)壓力。(2)若要使火車以此速率通過彎道,且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零,我們可以適當(dāng)傾斜路基,試計算路基傾斜角度θ的正切值。點撥第(1)問中,外軌對輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力;第(2)問中,重力和鐵軌對火車的支持力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)52探究一探究二探究三隨堂檢測答案:(1)1×105N

(2)0.1探究一探究二探究三隨堂檢測答案:(1)1×105N(2)53探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

火車轉(zhuǎn)彎問題的兩點注意(1)合力的方向:火車轉(zhuǎn)彎時,火車所受合力沿水平方向指向圓心,而不是沿軌道斜面向下。(2)受力分析:火車轉(zhuǎn)彎速率大于或小于規(guī)定速率時,火車受到三個力的作用,即重力、軌道的支持力和外軌或內(nèi)軌對火車的側(cè)向擠壓力,側(cè)向擠壓力的方向沿軌道平面向里或向外,合力沿水平面指向圓心。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法火車轉(zhuǎn)彎問題的兩點注意54探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練1(多選)火車在鐵軌上轉(zhuǎn)彎可以看作是做勻速圓周運動,火車速度提高易使外軌受損。為解決火車高速轉(zhuǎn)彎時使外軌受損這一難題,你認(rèn)為理論上可行的措施是(

)A.減小彎道半徑B.增大彎道半徑C.適當(dāng)減小內(nèi)外軌道的高度差D.適當(dāng)增加內(nèi)外軌道的高度差解析:當(dāng)火車速度增大時,可適當(dāng)增大轉(zhuǎn)彎半徑或適當(dāng)增加內(nèi)外軌道的高度差,以減小外軌所受壓力。答案:BD探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練1(多選)火車在鐵軌上轉(zhuǎn)彎55探究一探究二探究三隨堂檢測汽車過橋問題分析情境導(dǎo)引(1)用兩根鐵絲彎成如圖所示的凹凸橋。把一個小球放在凹橋底部A,調(diào)節(jié)兩軌間的距離,使小球剛好不掉下去,但稍加一點壓力,小球就會撐開兩軌下落。讓小球從斜軌滾下,當(dāng)小球經(jīng)過凹橋底部時,你看到了什么?(2)把凹橋下的搭鉤扣上,并讓小球在凸橋頂端B靜止放置時,剛好能撐開兩軌下落。然后,讓小球再從斜軌滾下,當(dāng)球經(jīng)過凸橋頂端時,你又看到了什么?凹凸橋?qū)嶒炑b置

探究一探究二探究三隨堂檢測汽車過橋問題分析凹凸橋?qū)嶒炑b置56探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)小球經(jīng)過凹橋底部時,從兩軌之間掉了下來。(2)小球經(jīng)過凸橋頂端時,沒有掉下來。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示:(1)小球經(jīng)過凹橋底部時57探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納汽車過拱形橋問題探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納58探究一探究二探究三隨堂檢測探究一探究二探究三隨堂檢測59探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例2如圖所示,質(zhì)量m=2.0×104kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面,兩橋面的圓弧半徑均為20m。如果橋面承受的壓力不得超過3.0×105N,則:(1)汽車允許的最大速率是多少?(2)若以所求速度行駛,汽車對橋面的最小壓力是多少?(g取10m/s2)探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)60探究一探究二探究三隨堂檢測點撥首先要確定汽車在何位置時對橋面的壓力最大,汽車經(jīng)過凹形橋面時,向心加速度方向向上,汽車處于超重狀態(tài);經(jīng)過凸形橋面時,向心加速度向下,汽車處于失重狀態(tài),所以汽車經(jīng)過凹形橋面最低點時,汽車對橋面的壓力最大。解析:(1)汽車在凹形橋底部時,由牛頓第二定律得FN-mg=代入數(shù)據(jù)解得v=10

m/s。(2)汽車在凸形橋頂部時,由牛頓第二定律得mg-FN'=代入數(shù)據(jù)得FN'=1.0×105

N。由牛頓第三定律知汽車對橋面的最小壓力是1.0×105

N。答案:(1)10m/s

(2)1.0×105

N探究一探究二探究三隨堂檢測點撥首先要確定汽車在何位置時對橋面61探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法

(1)過凹形橋最低點時,汽車的加速度方向豎直向上,處于超重狀態(tài),為使對橋壓力不超出最大承受力,汽車有最大行駛速度限制。(2)汽車對橋的壓力與橋?qū)ζ嚨闹С至κ亲饔昧εc反作用力。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法(1)過凹形橋最低點時,62探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練2如圖所示,當(dāng)汽車通過拱橋頂點的速度為10m/s時,車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?如果要使汽車在橋面行駛至橋頂時,對橋面的壓力為零,則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為(

)A.15m/s

B.20m/s C.25m/sD.30m/s答案:B探究一探究二探究三隨堂檢測變式訓(xùn)練2如圖所示,當(dāng)汽車通過拱橋63探究一探究二探究三隨堂檢測對離心運動的理解情境導(dǎo)引雨天,當(dāng)你旋轉(zhuǎn)自己的雨傘時,會發(fā)現(xiàn)水滴沿著傘的邊緣切線飛出。汽車高速轉(zhuǎn)彎時,若摩擦力不足,汽車會滑出路面。請思考:(1)水滴飛出、汽車滑出是因為受到了離心力嗎?(2)物體做離心運動的條件是什么?要點提示:(1)水滴飛出、汽車滑出的原因是物體慣性的表現(xiàn),不是因為受到了什么離心力,離心力是不存在的。(2)物體做離心運動的條件是做圓周運動的物體,提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足夠大的向心力。探究一探究二探究三隨堂檢測對離心運動的理解64探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.離心運動的實質(zhì)物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運動的物體,總有沿著圓周切線飛出去的趨向,之所以沒有飛出去,是因為受到向心力作用的緣故。一旦作為向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力,物體就會發(fā)生離心運動。2.離心運動的受力特點物體做離心運動并不是物體受到離心力作用,而是由于外力不能提供足夠的向心力。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納65探究一探究二探究三隨堂檢測3.離心運動的條件

《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測3.離心運動的條件《圓周運動》公66探究一探究二探究三隨堂檢測(4)若F合=0,則物體沿切線方向飛出,做勻速直線運動。畫龍點睛

分析離心現(xiàn)象要明確什么是“提供的向心力”,什么是“需要的向心力”,分析“供”與“需”的關(guān)系是確定物體怎樣運動的關(guān)鍵?！秷A周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測(4)若F合=0,則物體沿切線方向67探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)例3如圖所示,高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R=250m,汽車輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。若路面是水平的,問汽車轉(zhuǎn)彎時不發(fā)生側(cè)向滑動(離心現(xiàn)象)所許可的最大速率vm為多大?當(dāng)超過vm時,將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?(g取10m/s2)《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測實例引導(dǎo)《圓周運動》公開課課件高中68探究一探究二探究三隨堂檢測答案:90km/h

汽車做離心運動或出現(xiàn)翻車

《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3《圓周運動》公開課課件高中物理人教版3探究一探究二探究三隨堂檢測答案:90km/h汽車做離心運69探究一探究二探究三隨堂檢測分析技巧離心運動問題的分析技巧(1)關(guān)鍵看物體所受的合力是否滿足物體做圓周運動所需要的向心力,即“提供”是否滿足“需求”。物體做圓周運動所需要的向心力越大,物體就越容易發(fā)生離心現(xiàn)象。(2)離心現(xiàn)象是做圓周運動的物體所受合力減小或突然消失時所發(fā)生的現(xiàn)象,而不是離心力大于向心力的緣故。(3)若提供向心力的合力大于需要的向心力(Fn