高中物理必修第二冊 離心現(xiàn)象

第三章圓周運動3.3離心現(xiàn)象學(xué)習(xí)目標(biāo)1、會分析汽車、火車轉(zhuǎn)彎時的向心力來源。2、會分析汽車過凸形橋和凹形橋時的向心力來源。3、知道什么是離心運動和離心運動產(chǎn)生的條件。課前導(dǎo)入想一想：賽車為什么在轉(zhuǎn)彎處容易失控？一、車輛轉(zhuǎn)彎時所需的向心力1、汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎汽車向心力來源：摩擦力

FNmgf0≤f≤μmg如果彎道半徑一定，汽車速度超過一定限速時，汽車就會像外側(cè)滑。2、汽車、火車在傾斜（外高內(nèi)低）路面轉(zhuǎn)彎FNmgFyFx汽車、火車向心力來源：重力和支持力的合力提供向心力

飛機(jī)轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由重力和空氣對它的作用力的合力提供。3、飛機(jī)轉(zhuǎn)彎例1

火車在拐彎時，關(guān)于向心力的分析，正確的是(

)A.由于火車本身作用而產(chǎn)生了向心力B.主要是由于內(nèi)、外軌的高度差的作用，車身略有傾斜，車身所受重力的分力產(chǎn)生了向心力C.火車在拐彎時的速率小于規(guī)定速率時，內(nèi)軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力就是向心力D.火車在拐彎時的速率大于規(guī)定速率時，外軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力作為火車拐彎時向心力的一部分解析火車正常拐彎時，重力和支持力的合力提供向心力，故A、B錯誤；當(dāng)拐彎速率大于規(guī)定速率時，外軌對火車有側(cè)壓力作用；當(dāng)拐彎速率小于規(guī)定速率時，內(nèi)軌對火車有側(cè)壓力作用，此時，火車拐彎所需的向心力是重力、支持力和側(cè)壓力的合力來提供，故C錯誤，D正確。答案D例2

有一列重為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)壓力大小；(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。

二、豎直平面內(nèi)的圓周運動1、汽車過凸形橋

rr2、汽車過凹形橋

這樣就是為什么在現(xiàn)實生活中很少見到凹型橋的原因視頻：云霄飛車思考：過山車在最高點和最低時，都是什么力提供向心力？3、過山車

例3

如圖所示，汽車以速度v通過一弧形的拱橋頂端時，關(guān)于汽車受力的說法中正確的是(

)A.汽車的向心力就是它所受的重力B.汽車的向心力是它所受的重力與支持力的合力，方向指向圓心C.汽車受重力、支持力、牽引力、摩擦力和向心力的作用D.汽車受到的支持力比重力小解析汽車以速度v通過一弧形的拱橋頂端時，汽車受重力、支持力、牽引力和摩擦力，重力與支持力的合力提供向心力，方向指向圓心，A、C錯誤，B正確；汽車受到的支持力比重力小，D正確。答案BD例4乘坐游樂場的過山車時，質(zhì)量為m的人隨車在豎直平面內(nèi)沿圓周軌道運動，如圖所示，下列說法正確的是(

)A．車在最高點時，人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險帶拉住，若沒有保險帶，人一定會掉下去B．人在最高點時，對座位仍可能產(chǎn)生壓力，但壓力一定小于mgC．人在最低點時，處于失重狀態(tài)D．人在最低點時，對座位的壓力大于mg

三、生活中的離心運動1、離心運動：做圓周運動的物體，在受到合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需要的向心力的情況下，將遠(yuǎn)離圓心運動。2、離心運動發(fā)生的條件：當(dāng)提供的向心力小于需要的向心力，即合外力不足以提供所需的向心力時，物體沿切線與圓周之間的一條曲線運動——遠(yuǎn)離圓心友情提示：離心運動的本質(zhì)是物體慣性的體現(xiàn)，并不是受“離心力”的作用產(chǎn)生的運動。

例4洗衣機(jī)的脫水筒采用帶動衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中正確的是(

)A．脫水過程中，衣物是緊貼筒壁的B．加快脫水筒轉(zhuǎn)動角速度，脫水效果會更好C．靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好D．水會從筒中甩出是因為水滴受到的向心力很大解析

脫水過程中，衣物做離心運動而甩向桶壁，故A正確；F＝ma＝mω2R，ω增大會使向心力F增大，而轉(zhuǎn)筒有洞，不能提供足夠大的向心力，水滴就會被甩出去，增大向心力，會使更多水滴被甩出去，脫水效果會更好，故B正確；中心的衣服，R比較小，角速度ω一樣，所以向心力小，