2018-2019學(xué)年高中物理第二章圓周運動第三節(jié)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用課件粵教版.pptx

1、第三節(jié)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用,第二章圓周運動,內(nèi)容索引,達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實基礎(chǔ),重點探究 啟迪思維 探究重點,自主預(yù)習(xí),1.離心現(xiàn)象：做圓周運動的物體，在所受合力突然 或 提供圓周運動所需的向心力的情況下，就會做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動，這種現(xiàn)象稱為離心現(xiàn)象. 2.離心運動的本質(zhì)：由于物體具有 ，物體做圓周運動時，總有沿_方向飛出的趨勢.,一、離心現(xiàn)象,消失,不足以,慣性,切線,1.離心機械：利用 工作的機械. 2.離心現(xiàn)象的應(yīng)用： 、洗衣機的 、離心分離器. 3.離心現(xiàn)象的防止：轉(zhuǎn)彎限速、砂輪加防護(hù)罩等.,二、離心現(xiàn)象的應(yīng)用和防止,離心現(xiàn)象,離心干燥器,脫水筒,即學(xué)即

2、用 判斷下列說法的正誤. (1)做離心運動的物體一定受到離心力的作用.( ) (2)離心運動是沿半徑向外的運動.( ) (3)離心運動是物體具有慣性的表現(xiàn).( ) (4)離心運動的軌跡一定是曲線.( ) (5)脫水筒轉(zhuǎn)速加快，附著力小于所需的向心力時，水滴做離心運動.( ),答案,重點探究,一、離心現(xiàn)象的理解,繩拉球在光滑的水平面上做勻速圓周運動，角速度大小為，質(zhì)量為m.此時球所受合外力F合m2r，試分析在以下狀態(tài)下，球的運動情況. (1)當(dāng)繩子突然斷裂時.,導(dǎo)學(xué)探究,(2)當(dāng)繩子提供的向心力小于m2r時.,答案繩子提供的向心力小于m2r時，球?qū)⒅饾u遠(yuǎn)離圓心，做離心運動.,答案,答案繩子突然斷

3、裂，繩子的拉力為零，球沿切線方向飛出.,1.對離心運動的理解 (1)離心運動并非沿半徑飛出的運動，而是運動半徑越來越大的運動或沿切線方向飛出的運動. (2)離心運動的本質(zhì)是物體具有慣性的表現(xiàn)，并不是受到了“離心力”的作用. (3)物體做離心運動的原因：提供向心力的合外力突然消失，或者合外力不能提供足夠的向心力. 注意：物體做離心運動并不是物體受到離心力作用，而是由于合外力不能提供足夠的向心力.所謂“離心力”實際上并不存在.,知識深化,2.合外力與向心力的關(guān)系(如圖1所示).,圖1,(4)若F合0，則物體做勻速直線運動.,例1如圖2所示是摩托車比賽轉(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

4、有一個最大安全速度，若超過此速度，摩托車將發(fā)生滑動.關(guān)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,答案,解析,圖2,解析摩托車受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，沒有離心力，A項錯誤； 摩托車正常轉(zhuǎn)彎時可看做勻速圓周運動，所受的合力等于向心力，如果向外滑動，說明合力小于需要的向心力，B項正確； 摩托車將在線速度方向與沿半徑向外的方向之間做離心曲線運動，C、D項錯誤.,合力與向心力的關(guān)系對圓周運動的影響 若F合m2r，物體做勻速圓周運動.

5、 若F合m2r，物體做近心運動.,針對訓(xùn)練用繩子拴一個小球在光滑的水平面上做勻速圓周運動，當(dāng)繩子突然斷了以后，小球的運動情況是 A.沿半徑方向接近圓心 B.沿半徑方向遠(yuǎn)離圓心 C.沿切線方向做直線運動 D.仍維持圓周運動,答案,解析當(dāng)繩子斷了以后，小球在光滑水平面上受力平衡，由于慣性，小球沿切線方向做勻速直線運動，選項A、B、D錯誤，選項C正確.,解析,1.請簡述洗衣機脫水的原理.,二、離心現(xiàn)象的應(yīng)用和防止,導(dǎo)學(xué)探究,答案,答案洗衣機脫水時，由于高速轉(zhuǎn)動，水滴需要較大的向心力才能與衣服一起做圓周運動.當(dāng)轉(zhuǎn)速足夠大時，衣服已無法向水滴提供足夠大的附著力(作為向心力)，水滴便做離心運動，離開衣服，

6、于是衣服被脫水.,2.如圖3所示，汽車在平直公路上行駛，轉(zhuǎn)彎時由于速度過大，會偏離軌道，造成交通事故，這是什么原因呢？,答案,答案汽車轉(zhuǎn)彎時所需要的向心力是由車輪與路面間的靜摩擦力提供的，汽車轉(zhuǎn)彎時如果速度過大，所需要的向心力就會很大，如果超過了車輪與路面間的最大靜摩擦力，汽車將做離心運動脫離軌道，造成交通事故.,圖3,1.幾種常見離心運動的對比圖示,知識深化,2.離心現(xiàn)象的防止 (1)汽車在公路轉(zhuǎn)彎處限速：在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時所需要的向心力是由車輪與路面間的靜摩擦力提供的.如果轉(zhuǎn)彎時速度過大，所需向心力F大于最大靜摩擦力fmax，汽車將做離心運動而造成車體側(cè)滑，因此在公路轉(zhuǎn)彎處汽車

7、必須限速. (2)轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪限速：高速轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪等，都不得超過允許的最大轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速過高，砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的作用力不足以提供所需的向心力時，離心運動會使它們破裂，甚至釀成事故.,例2下列有關(guān)洗衣機脫水筒的脫水原理說法正確的是 A.水滴受離心力作用，而沿背離圓心的方向甩出 B.水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出 C.水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線方向甩出 D.水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力，于是沿切線方向甩出,解析物體做離心運動是因為實際所受合力小于向心力，物體沿切線方向飛出，故D正確.,答案,解析,1.臨界狀態(tài)：當(dāng)物體從某種特性變化為另一種特性時發(fā)

8、生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)，通常叫做臨界狀態(tài)，出現(xiàn)臨界狀態(tài)時，既可理解為“恰好出現(xiàn)”，也可理解為“恰好不出現(xiàn)”. 2.對于勻速圓周運動的臨界問題，要特別注意分析物體做圓周運動的向心力來源，考慮達(dá)到臨界條件時物體所處的狀態(tài)，即臨界速度、臨界角速度，然后分析該狀態(tài)下物體的受力特點，結(jié)合圓周運動的知識，列方程求解.通常碰到的是涉及如下三種力的作用： (1)與繩的彈力有關(guān)的臨界問題 此類問題要分析繩恰好無彈力這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度).,三、圓周運動的臨界問題,(2)與支持面彈力有關(guān)的臨界問題 此類問題要分析恰好無支持力這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度). (3)因靜摩擦力而產(chǎn)生的臨界問題 此類問題

9、要分析靜摩擦力達(dá)到最大時這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度).,例3某游樂場里的賽車場地為圓形，半徑為100 m，一賽車與車手的總質(zhì)量為100 kg，輪胎與地面間的最大靜摩擦力為600 N.(g取10 m/s2) (1)若賽車的速度達(dá)到72 km/h，這輛車在運動過程中會不會發(fā)生側(cè)滑？,答案,答案不會發(fā)生側(cè)滑,解析賽車在場地上做圓周運動的向心力由靜摩擦力提供. 賽車做圓周運動所需的向心力為Fm 400 N600 N，所以賽車在運動過程中不會發(fā)生側(cè)滑.,解析,(2)若將場地建成外高內(nèi)低的圓形，且傾角為30，賽車的速度為多大時，車手感覺不到自己有相對車的側(cè)向的運動趨勢？,答案,答案24 m/s,解析

10、,例4如圖4所示，水平轉(zhuǎn)盤的中心有一個光滑的豎直小圓孔，質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上，物體A到圓孔的距離為r，物體A通過輕繩與物體B相連，物體B的質(zhì)量也為m.若物體A與轉(zhuǎn)盤間的動摩 擦因數(shù)為，則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度在什么范圍內(nèi)， 才能使物體A隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動而不滑動？(已知最大靜摩 擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為g),答案,解析,圖4,解析當(dāng)A將要沿轉(zhuǎn)盤背離圓心滑動時，A所受的摩擦力為最大靜摩擦力，方向指向圓心，此時A做圓周運動所需的向心力為繩的拉力與最大靜摩擦力的合力， 即Ffmaxmr12 由于B靜止，故有Fmg 又fmaxFNmg ,當(dāng)A將要沿轉(zhuǎn)盤向圓心滑動時，A所受的摩擦力為最大靜摩擦力，方向背

11、離圓心， 此時A做圓周運動所需的向心力為Ffmaxmr22 ,故要使A隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動而不滑動，其角速度的范圍為21，,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,1.(離心運動)在水平公路上行駛的汽車，當(dāng)汽車以速度v運動時，車輪與路面的靜摩擦力恰好等于汽車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力，汽車沿如圖5所示的圓形路徑(虛線)運動.如果汽車轉(zhuǎn)彎速度大于v，則汽車最有可能沿哪條路徑運動？ A. B. C. D.,4,5,答案,圖5,1,2,3,4,5,2.(離心運動的應(yīng)用及分析)(多選)洗衣機脫水的原理是利用了離心運動把附著在衣服上的水分甩干.如圖6是某同學(xué)用塑料瓶和電機等自制的脫水實驗原理圖，但實驗發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)濕毛巾甩干效果不理想，為了

12、能甩得更干，請為該同學(xué)設(shè)計改進(jìn)建議 A.增加轉(zhuǎn)速 B.減小轉(zhuǎn)速 C.增大塑料瓶半徑 D.減小塑料瓶半徑,答案,解析,圖6,1,2,3,4,5,解析塑料瓶內(nèi)濕毛巾需要的向心力Fm m2r4m2n2r，故要增強甩干效果，就要提高運動速度，即要提高需要的向心力，由以上表達(dá)式可知，可以提高轉(zhuǎn)速或半徑，故A、C正確，B、D錯誤.,3.(離心運動的分析)(多選)如圖7所示，水平轉(zhuǎn)臺上放著A、B、C三個物體，質(zhì)量分別為2m、m、m，離轉(zhuǎn)軸的距離分別為R、R、2R，與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)相同.當(dāng)轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時，下列說法中正確的是 A.若三個物體均未滑動，則C物體的向心加速度最大 B.若三個物體均未滑動，則B物體受的

13、摩擦力最大 C.若轉(zhuǎn)速增加，則A物體比B物體先滑動 D.若轉(zhuǎn)速增加，則C物體最先滑動,1,2,3,4,圖7,5,答案,解析,解析三物體都未滑動時，角速度相同，設(shè)角速度為，根據(jù)向心加速度公式a2r，知C的向心加速度最大，選項A正確； 三個物體受到的靜摩擦力分別為：fA(2m)2R，fBm2R，fCm2(2R)，所以物體B受到的摩擦力最小，選項B錯誤； 增加轉(zhuǎn)速，可知C最先達(dá)到最大靜摩擦力，所以C最先滑動，A、B的臨界角速度相等，可知A、B一起滑動，選項C錯誤，D正確.,1,2,3,4,5,4.(汽車在水平路面上的轉(zhuǎn)彎)高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R100 m，汽車輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)0.225.若路面是水平的(假設(shè)最大靜摩擦力可近似看做與滑動摩擦力相等，g取10 m/s2).問： (1)汽車轉(zhuǎn)彎時不發(fā)生徑向滑動(離心現(xiàn)象)所允許的最大速度vm為多大？,解析,1,2,3,4,5,答案,答案15 m/s,(2)當(dāng)速度超過vm時，將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？,解析,1,2,3,4,5,答案,答案汽車將做離心運動，嚴(yán)重時將出現(xiàn)翻車事故,5