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鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 离心现象完整版备课课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 离心现象完整版备课课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了圆周运动，供＝需，匀速圆周运动，外轨对轮缘的弹力，内外轨道一样高，外轨高于内轨，超重状态，物做近心运动，①绳和内轨模型，理论研究等内容，欢迎下载使用。
车在转弯时较容易发生事故？如何避免这种事件的发生？
一、车辆转弯时所需的向心力
汽车在水平地面上转弯时是什么力提供向心力的呢?
汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。
当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大，汽车做圆周运动。
当所需要的向心力大于所能提供的向心力（即最大静摩擦力）时，汽车将发生侧滑现象。
1、水平公路上行驶的汽车，质量为m转弯半径为50m，车轮与路面间的最大静摩擦力为0.8mg，则转弯时汽车允许的最大行驶速度？
为了给汽车提供转弯时所需的向心力，高速公路的弯道通常都设计成外高内低。
2、质量为m的汽车在路基宽为L，外侧比内侧高h的路面转弯时，转弯半径为r，要使车轮与路面的横向摩擦力为0，则车速应多大？
思考：火车转弯时是在做圆周运动，什么力提供向心力？
火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力
思考：靠这种办法得到的向心力缺点是什么？如何解决这一实际问题？
在转弯处外轨略高于内轨
火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？
轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？
轮缘受到外轨向内的挤压力，外轨易损坏。
轮缘受到内轨向外的挤压力，内轨易损坏。
3、火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为m=8×105kg ，速度为v=30m/s，火车轨距L=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？(θ较小时tanθ=sinθ）
依题意得，重力与支持力的合力为向心力。
思考:飞机转弯时是在做圆周运动，什么力提供向心力？
二、竖直平面内的圆周运动分析
汽车在经过凸形路面和凹形路面时都不宜高速行驶，这是为什么呢？
1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
思考：当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？
汽车脱离桥面，做平抛运动。
FN ＜mg，失重状态
2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？
可见汽车的速度V越大，对桥的压力越大。
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
思考:过山车为什么在最高点也不会掉下来?
轨道提供支持力,绳子提供拉力。
4、如图所示，一人在进行杂技表演，表演者手到碗的距离为l，且手与碗在同一竖直平面内，绳子能够承受的最大拉力是碗和碗内水重力的 8 倍。已知重力加速度为 g，要使绳子不断，表演获得成功，求：（1）碗通过最高点时速度的最小值；（2）碗通过最低点时速度的最大值。
“翻滚过山车”是一种非常刺激的娱乐项目。载有乘客的过山车从轨道的高处沿轨道自由滑下，由重力势能转化而来的动能使过山车能够冲过一个竖直方向的圆形轨道。设圆形轨道的半径R = 13 m，如果只有一节车厢（可以视为质点）从高处滑下，不考虑摩擦和空气阻力，要使此车厢能通过圆形轨道的最高点，车厢开始下滑的位置至少应该比圆形轨道的最高点高出多少？
如图所示，小球沿光滑的水平面冲上一光滑的半圆形轨道，轨道半公式为R，小球在轨道的最高点对轨道压力等于小球的重力，问：（1）小球在最高点的速度为多大？（2）小球在水平面的速度多大？（3）小球落地时，距最高的水平位移是多少？（4）小球落地时速度为多大？
能过最高点的临界条件:
当速度v > 时, 杆对小球是拉力;当速度v < 时, 杆对小球是支持力;当速度v = 时, 杆对小球无作用力。
杆既可以提供拉力,也可以提供支持力。
向心力的“供求”关系——所需向心力与提供向心力；
思考：如果所需向心力与提供向心力大小不相等时物体将如何运动？
图 3-28 “墨水旋风”示意图
1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动.
物体沿切线方向飞出远离圆心
物体做逐渐远离圆心的运动
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力），汽车将做离心运动而造成交通事故.因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度.
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故.
有些离心运动会对身体造成伤害。例如，飞机翻飞旋转时，离心运动会造成飞行员瞬间大脑缺血、四肢沉重，这种现象即为过荷。严重时，飞行员会暂时失明甚至昏厥。飞行员可以通过加强训练来提高抗荷能力。利用离心机可以研究过荷对人体的影响，测试和训练人体的抗荷能力。通过训练，可以减轻离心运动对人体的伤害。
二.竖直平面内的圆周运动分析汽车过拱形桥时,对桥面的压力与重力比较三.生活中的离心运动1.离心现象的分析与讨论．2.离心运动的应用和防止．
v过大时:外侧轨道与轮之间有弹力
v过小时:内侧轨道与轮之间有弹力
一.车辆转弯时所需的向心力 1. 向心力的来源:外轨高于内轨时,重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力 2转弯处的半径和火车运行速度的条件限制.
车在转弯时较容易发生事故？如何避免这种事件的发生？
一、车辆转弯时所需的向心力
汽车在水平地面上转弯时是什么力提供向心力的呢?
汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。
当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大，汽车做圆周运动。
当所需要的向心力大于所能提供的向心力（即最大静摩擦力）时，汽车将发生侧滑现象。
1、水平公路上行驶的汽车，质量为m转弯半径为50m，车轮与路面间的最大静摩擦力为0.8mg，则转弯时汽车允许的最大行驶速度？
为了给汽车提供转弯时所需的向心力，高速公路的弯道通常都设计成外高内低。
2、质量为m的汽车在路基宽为L，外侧比内侧高h的路面转弯时，转弯半径为r，要使车轮与路面的横向摩擦力为0，则车速应多大？
思考：火车转弯时是在做圆周运动，什么力提供向心力？
火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力
思考：靠这种办法得到的向心力缺点是什么？如何解决这一实际问题？
在转弯处外轨略高于内轨
火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？
轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？
轮缘受到外轨向内的挤压力，外轨易损坏。
轮缘受到内轨向外的挤压力，内轨易损坏。
3、火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为m=8×105kg ，速度为v=30m/s，火车轨距L=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？(θ较小时tanθ=sinθ）
依题意得，重力与支持力的合力为向心力。
思考:飞机转弯时是在做圆周运动，什么力提供向心力？
二、竖直平面内的圆周运动分析
汽车在经过凸形路面和凹形路面时都不宜高速行驶，这是为什么呢？
1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
思考：当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？
汽车脱离桥面，做平抛运动。
FN ＜mg，失重状态
2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？
可见汽车的速度V越大，对桥的压力越大。
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
思考:过山车为什么在最高点也不会掉下来?
轨道提供支持力,绳子提供拉力。
4、如图所示，一人在进行杂技表演，表演者手到碗的距离为l，且手与碗在同一竖直平面内，绳子能够承受的最大拉力是碗和碗内水重力的 8 倍。已知重力加速度为 g，要使绳子不断，表演获得成功，求：（1）碗通过最高点时速度的最小值；（2）碗通过最低点时速度的最大值。
“翻滚过山车”是一种非常刺激的娱乐项目。载有乘客的过山车从轨道的高处沿轨道自由滑下，由重力势能转化而来的动能使过山车能够冲过一个竖直方向的圆形轨道。设圆形轨道的半径R = 13 m，如果只有一节车厢（可以视为质点）从高处滑下，不考虑摩擦和空气阻力，要使此车厢能通过圆形轨道的最高点，车厢开始下滑的位置至少应该比圆形轨道的最高点高出多少？
如图所示，小球沿光滑的水平面冲上一光滑的半圆形轨道，轨道半公式为R，小球在轨道的最高点对轨道压力等于小球的重力，问：（1）小球在最高点的速度为多大？（2）小球在水平面的速度多大？（3）小球落地时，距最高的水平位移是多少？（4）小球落地时速度为多大？
能过最高点的临界条件:
当速度v > 时, 杆对小球是拉力;当速度v < 时, 杆对小球是支持力;当速度v = 时, 杆对小球无作用力。
杆既可以提供拉力,也可以提供支持力。
向心力的“供求”关系——所需向心力与提供向心力；
思考：如果所需向心力与提供向心力大小不相等时物体将如何运动？
图 3-28 “墨水旋风”示意图
1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动.
物体沿切线方向飞出远离圆心
物体做逐渐远离圆心的运动
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力），汽车将做离心运动而造成交通事故.因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度.
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故.
有些离心运动会对身体造成伤害。例如，飞机翻飞旋转时，离心运动会造成飞行员瞬间大脑缺血、四肢沉重，这种现象即为过荷。严重时，飞行员会暂时失明甚至昏厥。飞行员可以通过加强训练来提高抗荷能力。利用离心机可以研究过荷对人体的影响，测试和训练人体的抗荷能力。通过训练，可以减轻离心运动对人体的伤害。
二.竖直平面内的圆周运动分析汽车过拱形桥时,对桥面的压力与重力比较三.生活中的离心运动1.离心现象的分析与讨论．2.离心运动的应用和防止．
v过大时:外侧轨道与轮之间有弹力
v过小时:内侧轨道与轮之间有弹力
一.车辆转弯时所需的向心力 1. 向心力的来源:外轨高于内轨时,重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力 2转弯处的半径和火车运行速度的条件限制.
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