4.3向心力的实例分析 离心运动 复习ppt课件

考向三,第4章,考向一,理解教材新知,第3、4节,把握热点考向,应用创新演练,考向二,知识点一,知识点二,随堂基础巩固,课时跟踪训练,知识点三,静摩擦力,转弯时的向心力实例分析,支持力,图431图432,1弄清火车轮缘结构火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运动时，车轮上有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构特点，主要是限制火车运行的轨迹，防止脱轨，如图433所示。,(3)飞机(或飞鸟)转弯受力如图432所示，向心力由空气作用力F和重力mg的提供。,合力,图433,2明确圆周平面虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的。因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内。故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面如图434所示。即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面指向圆心。3内外轨道的压力分析由动力学特点分析可知转弯速度与转弯半径、弯道的倾角的关系为v02rgtan，可见，最佳情况是由v0、r、共同决定的。,图434,1火车在转弯时，关于向心力的分析，正确的是()A由于火车本身作用而产生了向心力B主要是由于内外轨的高度差的作用，车身略有倾斜，车身所受重力的分力产生了向心力C火车在转弯时的速率小于规定速率时，内轨将给火车侧压力，侧压力就是向心力D火车在转弯时的速率大于规定速率时，外轨将给火车侧压力，侧压力作为火车转弯时向心力的一部分,解析：火车正常转弯时，重力和支持力的合力提供向心力，故A、B错误。当转弯速率大于规定速率时，外轨对火车有侧压力作用；当转弯速率小于规定速率时，内轨对火车有侧压力作用，此时，火车转弯所需的向心力是重力、支持力和侧压力的合力来提供，故C错误，D正确。答案：D,竖直平面内圆周运动实例分析,1汽车过拱形桥,Nmg,小于,mgN,大于,Nmg,Nmg,图435,竖直平面内圆周运动的两种模型分析(1)绳模型：如图436所示，没有物体支撑的小球，在绳或轨道的约束下，在竖直平面内做圆周运动通过最高点的情况：图436,图437,(2)杆模型：,2.乘坐游乐园的过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，如图438所示。下列说法正确的是()A车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去B人在最高点时对座位仍可能产生压力，但压力一定小于mgC人在最低点时处于失重状态D人在最低点时对座位的压力大于mg,图438,答案：D,离心运动,(1)做圆周运动的物体，在受到的合外力突然消失或者提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将运动，这种运动称为离心运动。(2)在实际中，利用离心现象工作的机械叫做，生活中常见的有离心干燥器、脱水筒等。(3)离心运动的危害及防止：飞机攀高或翻飞旋转时，出现现象，可以通过加强训练提高飞行员的抗荷能力。车辆转弯时易出现交通事故，拐弯时应行车速度。,不足以,远离圆,心,过荷,离心机械,放慢,1离心运动的实质离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力作用的缘故。2离心运动的受力特点物体做离心运动并非受到“离心力”的作用，而是外力不足以提供向心力的结果，“离心力”根本就不存在，因为根本找不到“离心力”的施力物体。,图439,3关于离心现象的下列说法正确的是()A当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的圆周运动C做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线做直线运动D做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动,解析：向心力是根据效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需要的向心力，是它所受的某个力或几个力的合力提供的，因此，物体并不受向心力和离心力的作用，它之所以产生离心现象是由于F合72km/h(20m/s)，F将小于需要的向心力，所差的向心力仍需由外轨对轮缘的弹力来弥补，这样会出现外侧车轮向外挤压外轨的现象。(2)如果车速v72km/h，F将大于需要的向心力，超出的则由内轨对内侧车轮轮缘的侧压力来平衡，这样就出现内侧车轮的轮缘向外挤压内轨的现象。答案(1)0.195m(2)见解析,借题发挥(1)对火车转弯问题一定要搞清合力的方向，指向圆心方向的合外力提供物体做圆周运动的向心力，方向指向水平面内的圆心。(2)弯道两轨在同一水平面上时，向心力由外轨对轮缘的挤压力提供。(3)当外轨高于内轨时，向心力由火车的重力和铁轨对火车的支持力以及内(外)轨对轮缘的挤压力的合力提供，这还与火车的速度大小有关。,上例题中，若火车重为1000t，以72km/h的速度匀速通过一个内、外轨一样高的弯道，轨道半径为400m，则铁轨受到的侧压力大小为多少？,答案：106N,竖直平面内圆周运动分析与计算,例2如图4310所示，在杂技表演“水流星”中，细绳两端系有装水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m0.5kg，水到转动轴的距离L0.8m。求：(取g10m/s2)(1)水桶经过圆周最高点时水不流出来的最小速率。(2)水桶在最高点的速率v15m/s时，水对桶底的压力大小。(3)若桶和水的总质量M1kg，水桶经过最低点时的速率v26.5m/s，则此时绳子的拉力是多大？,图4310,思路点拨解此题要分清“杆”、“绳”模型，同时要注意研究对象的选取及受力分析。,答案(1)2.8m/s(2)10.6N(3)62.8N,借题发挥(1)在绳模型和杆模型中，物体在最低点的受力情况是相同的，两模型的差异在于物体在最高点时能不能受到“支撑”。(2)研究在绳或杆约束下的圆周运动时，一定要明确研究对象，搞清“谁”对“谁”的作用力，牛顿第三定律是转移研究对象的桥梁。,1如图4311所示，轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为r的圆周运动。下列说法中正确的是()图4311,答案：B,离心运动条件的理解及应用,例3如图4312所示，匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B，它们到转轴距离分别为rA20cm，rB30cm。A、B与盘面间的最大静摩擦力均为重力的0.4倍，试求：(取g10m/s2),图4312,(1)当细线上开始出现张力时，圆盘的角速度0；(2)当A开始滑动时，圆盘的角速度；(3)当A即将滑动时，烧断细线，A、B所处状态怎样。,答案(1)3.65rad/s(2)4rad/s(3)B做离心运动，A仍随圆盘做匀速圆周运动。,借题发挥(1)对于离心运动的分析和计算，其实质仍是向心力的分析和计算，要把物体离心运动的临界状态看成恰好能做圆周运动处理。(2)要注意离心现象是做圆周运动的物体所受合力减小或合力突然消失所致的现象，绝不可以错误地认为离心