高中物理 第3章 圆周运动 第3节 离心现象教案 鲁科版必修第二册-鲁科版高一第二册物理教案VIP免费

第3节离心现象【学习素养·明目标】物理观念：1.能用向心力及向心加速度等解释生产生活中的离心现象及其产生原因.2.具有与匀速圆周运动相关的运动与相互作用的观念．科学思维：1.能在熟悉情境中运用匀速圆周运动模型解决问题.2.能对常见的匀速圆周运动进行分析推理，获得结论．一、车辆转弯时所需的向心力1．汽车在水平路面转弯汽车2．汽车、火车在内低外高的路面上的转弯\a\al(汽车二、竖直平面内的圆周运动实例分析1．汽车过拱形桥项目汽车过凸形桥汽车过凹形桥向心力支持力与重力合力提供向心力支持力与重力合力提供向心力方程mg－N＝mN－mg＝m支持力N＝mg－m支持力<重力，当v＝时N＝0N＝mg＋m支持力>重力2.过山车(在最高点和最低点)(1)向心力来源：受力如图所示，重力和支持力的合力提供向心力．(2)向心力方程三、生活中的离心运动1．概念：做圆周运动的物体，在受到的合外力突然消失或不足以提供做圆周运动所需的向心力时，物体将远离圆心运动，这种运动叫离心运动．2．物体做离心运动的条件：合外力消失或者合外力提供的向心力小于所需的向心力．3．离心现象的应用：利用离心现象工作的机械称为离心机械．离心干燥器、洗衣机脱水筒都是这样的机械．4．离心运动的防止(1)减小物体运动的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减小．(2)增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)汽车、火车转弯时需要的向心力都是由重力提供的．(×)(2)汽车在水平道路上行驶时，最大车速受地面最大静摩擦力的制约．(√)(3)过山车在运动时，做的是匀速圆周运动．(×)(4)汽车在凸形桥上行驶时，速度较小时，对桥面的压力大于车重，速度较大时，对桥面的压力小于车重．(×)(5)做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然消失或变小时将做离心运动．(√)2．在水平面上转弯的汽车，向心力是()A．重力和支持力的合力B．静摩擦力C．滑动摩擦力D．重力、支持力和牵引力的合力B[水平面上转弯的汽车，重力和地面对汽车的支持力相平衡，向心力由指向圆心的静摩擦力提供，故B正确，A、C、D错误．]3．(多选)如图所示，汽车以速度v通过一弧形的拱桥顶端时，关于汽车受力的说法中正确的是()A．汽车的向心力就是它所受的重力B．汽车的向心力是它所受的重力与支持力的合力，方向指向圆心C．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用D．汽车受到的支持力比重力小BD[汽车以速度v通过一弧形的拱桥顶端时，汽车受重力、支持力、牵引力和摩擦力，重力与支持力的合力提供向心力，方向指向圆心，A、C错误，B正确；汽车受到的支持力比重力小，D正确．]车辆转弯时所需的向心力1．轨道分析火车在转弯过程中，运动轨迹是一圆弧，由于火车转弯过程中重心高度不变，故火车轨迹所在的平面是水平面，而不是斜面．火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心．2．向心力的来源分析(如图所示)火车受重力和支持力作用，火车速度合适时，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mgtanθ.3．规定速度分析若火车转弯时只受重力和支持力作用，不受轨道压力．则mgtanθ＝m，可得v0＝.(R为弯道半径，θ为轨道所在平面与水平面的夹角，v0为转弯处的规定速度)．4．轨道压力分析【例1】质量为m的火车，以恒定的速率在水平面内沿一段半径为R的圆形轨道转弯，如图所示，已知路面有一定的倾角．当火车以速率v0在此弯道上转弯时，车轮对轨道的侧压力恰好为零．如果火车以实际速率v(v＞v0)在此弯道上转弯时，车轮将施于铁轨一个与枕木平行的压力F，试求侧压力F的大小．思路探究：第一步：抓关键点关键点获取信息车轮对轨道的侧压力恰好为零重力和支持力的合力提供向心力实际速率v＞v0平行于枕木向下的弹力、重力、支持力的合力提供向心力第二步：找突破口以火车为研究对象，火车做圆周运动的平面是水平的，故合力(向心力)沿水平方向，对火车以速率v0和v在此弯道转弯时受力分析，结合牛顿第二定律列方程，可求侧压力F的大小．[解析]用α表示路面与水平面的夹角，当火车以速率v0转弯时有mgtanα＝①当火车以实际速率v转弯时，车轮对外轨...