离心现象及其应用教学课件.ppt
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- 离心 现象 及其 应用 教学 课件
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1、一、对离心运动的理解一、对离心运动的理解 1.1.离心运动的实质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是物体惯性的表现.做圆周运动的物体,总是有沿着圆周切做圆周运动的物体,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作用的缘故.2.2.合外力与向心力的关系合外力与向心力的关系(如图如图)(1)(1)若若F F合合=mr=mr2 2或或F F合合=,物体做匀速圆周运动,即,物体做匀速圆周运动,即“提供提供”满足满足“需要需要
2、”.(2)(2)若若F F合合mrmr2 2或或F F合合 ,物体做半径变小的近心运动,物体做半径变小的近心运动,即即“提供过度提供过度”,也就是,也就是“提供提供”大于大于“需要需要”.(3)(3)若若F F合合mrmr2 2或或F F合合 ,则外力不足以将物体拉回到,则外力不足以将物体拉回到原轨道上,而做离心运动,即原轨道上,而做离心运动,即“需要需要”大于大于“提供提供”或或“提供不足提供不足”.(4)(4)若若F F合合=0=0,则物体沿切线方向做直线运动,则物体沿切线方向做直线运动.2vmr2vmr2vmr (1)(1)做离心运动的物体并非受到离心力的做离心运动的物体并非受到离心力的
3、作用,而是合外力不足以提供向心力的结果作用,而是合外力不足以提供向心力的结果.(2)(2)离心运动不是沿半径方向向外远离圆心的运动离心运动不是沿半径方向向外远离圆心的运动.【典例典例1 1】(2011(2011许昌高一检测许昌高一检测)下列关于离心现象的说法下列关于离心现象的说法中,正确的是中,正确的是()()A.A.当物体所受到的离心力大于向心力时产生离心现象当物体所受到的离心力大于向心力时产生离心现象B.B.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将做背离圆心的圆周运动时,它将做背离圆心的圆周运动C.C.做匀速圆周运动的物体,当
4、它所受的一切力都突然消失做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将沿切线飞出时,它将沿切线飞出D.D.做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力都突然消失时,它将做曲线运动时,它将做曲线运动 【解题指导解题指导】解答本题应把握以下两点:解答本题应把握以下两点:【标准解答标准解答】选选C.C.做圆周运动的物体产生离心现象的原因做圆周运动的物体产生离心现象的原因是是F F合合mm2 2r r,或者,或者F F合合突然消失,而非物体所受到的离心力突然消失,而非物体所受到的离心力大于向心力,故大于向心力,故A A错误;当错误;当F F合合突然消
5、失时,物体由于惯性沿突然消失时,物体由于惯性沿切线飞出,做匀速直线运动,故切线飞出,做匀速直线运动,故C C正确,正确,B B、D D错误错误.【规律方法规律方法】离心运动的分析技巧离心运动的分析技巧(1)(1)物体所受的合外力是否满足物体做圆周运动所需要的向物体所受的合外力是否满足物体做圆周运动所需要的向心力,即心力,即“提供提供”是否满足是否满足“需求需求”.物体做圆周运动所需物体做圆周运动所需要的向心力越大,物体就越容易发生离心现象要的向心力越大,物体就越容易发生离心现象.(2)(2)离心现象是做圆周运动的物体所受合力减小,或合力突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
6、致的现象,而不是离心力大于向心力然消失所致的现象,而不是离心力大于向心力(F(F合合mm2 2r)r)的缘故的缘故.(3)(3)当提供向心力的合力大于需要的向心力当提供向心力的合力大于需要的向心力(F(F合合mm2 2r)r)时,时,物体将做物体将做“向心运动向心运动”.【变式训练变式训练】(双选双选)如图,绳子的一端如图,绳子的一端固定在固定在O O点,另一端拴一重物在水平面点,另一端拴一重物在水平面上做匀速圆周运动,则下列说法正确的上做匀速圆周运动,则下列说法正确的是是()()A.A.转速相同时,绳长的容易断转速相同时,绳长的容易断B.B.周期相同时,绳短的容易断周期相同时,绳短的容易断C
7、.C.线速度大小相等时,绳短的容易断线速度大小相等时,绳短的容易断D.D.线速度大小相等时,绳长的容易断线速度大小相等时,绳长的容易断【解析解析】选选A A、C.C.绳子的拉力提供向心力,根据向心力公式绳子的拉力提供向心力,根据向心力公式 可知,当转速相同,即角速度可知,当转速相同,即角速度(周期周期)相同时,相同时,FrFr,当线速度大小相同时,当线速度大小相同时,F F ,故,故A A、C C正确,正确,B B、D D错误错误.2222v4FmmrmrrT1r二、离心现象的应用与防止二、离心现象的应用与防止1.1.几种常见离心运动的对比几种常见离心运动的对比2.2.离心现象的防止离心现象的
8、防止(1)(1)减小物体运动的速度,使物体做圆周运动时所需的向心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力减小.(2)(2)增大合外力,使其达到物体做圆周运动时所需的向心力增大合外力,使其达到物体做圆周运动时所需的向心力.(3)(3)常见实例常见实例汽车在公路转弯处限速汽车在公路转弯处限速在水平公路上行驶的汽车,转弯时所需要的向心力是由车轮在水平公路上行驶的汽车,转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的与路面间的静摩擦力提供的.如果转弯时速度过大,所需向如果转弯时速度过大,所需向心力心力F F大于最大静摩擦力大于最大静摩擦力f fmaxmax,汽车将做离心运动而造成车
9、体汽车将做离心运动而造成车体侧滑,因此在公路转弯处汽车必须限速侧滑,因此在公路转弯处汽车必须限速.转动的砂轮、飞轮限速转动的砂轮、飞轮限速高速转动的砂轮、飞轮等,都不得超过允许的最大转速,如高速转动的砂轮、飞轮等,都不得超过允许的最大转速,如果转速过高,砂轮、飞轮内部分子间的作用力不足以提供所果转速过高,砂轮、飞轮内部分子间的作用力不足以提供所需的向心力时,离心运动会使它们破裂,甚至酿成事故需的向心力时,离心运动会使它们破裂,甚至酿成事故.在分析实际的离心现象时,关键是找出在分析实际的离心现象时,关键是找出提供物体做圆周运动的向心力,把实际运动抽象成一个理提供物体做圆周运动的向心力,把实际运动
10、抽象成一个理想化的圆周运动来处理想化的圆周运动来处理.【典例典例2 2】(2011(2011石家庄高一检测石家庄高一检测)()(双双选选)如图所示,水平转台上放着如图所示,水平转台上放着A A、B B、C C三个物体,质量分别为三个物体,质量分别为2m2m、m m、m m,离,离转轴的距离分别为转轴的距离分别为R R、R R、2R2R,与转台,与转台间的摩擦因数相同,转台旋转时,下列说法中正确的间的摩擦因数相同,转台旋转时,下列说法中正确的是是 ()()A A若三个物体均未滑动,若三个物体均未滑动,C C物体的向心加速度最大物体的向心加速度最大B B若三个物体均未滑动,若三个物体均未滑动,B
11、B物体受的摩擦力最大物体受的摩擦力最大C C转速增加,转速增加,A A物体比物体比B B物体先滑动物体先滑动D D转速增加,转速增加,C C物体先滑动物体先滑动 【解题指导解题指导】三个物体均未滑动时,转动的角速度相三个物体均未滑动时,转动的角速度相同,同,a=a=2 2r r,静摩擦力等于向心力;转速增加,静摩擦力,静摩擦力等于向心力;转速增加,静摩擦力不足以提供向心力的先滑动不足以提供向心力的先滑动.【标准解答标准解答】选选A A、D.D.三个物体均未滑动时,做圆周运动的三个物体均未滑动时,做圆周运动的角速度相同,均为角速度相同,均为,根据,根据a=a=2 2r r知,半径最大的向心加知,
12、半径最大的向心加速度最大,速度最大,A A正确;三个物体均未滑动时,静摩擦力提供向正确;三个物体均未滑动时,静摩擦力提供向心力,心力,f fA A=2m=2m2 2R R,f fB B=m=m2 2R,fR,fC C=2m=2m2 2R R,B B物体受的摩擦物体受的摩擦力最小,力最小,B B错误;转速增加时,角速度增加,当三个物体都错误;转速增加时,角速度增加,当三个物体都刚要滑动时,对刚要滑动时,对A A:2mg=2m2mg=2m2 2R R,对,对B B:mg=mmg=m2 2R R,对,对C C:mg=2mmg=2m2 2R R,所以当转速增加时,所以当转速增加时,C C的静摩擦力提供
13、向心的静摩擦力提供向心力首先达到不足,力首先达到不足,C C物体先滑动,物体先滑动,D D正确;正确;A A与与B B要么不动,要么不动,要么一起滑动,要么一起滑动,C C错误错误.【变式训练变式训练】(2011(2011杭州高一检测杭州高一检测)如如图所示是一种娱乐设施图所示是一种娱乐设施“魔盘魔盘”,而且,而且画面反映的是魔盘旋转转速较大时盘中画面反映的是魔盘旋转转速较大时盘中人的情景人的情景.甲、乙、丙三位同学看了图后发生争论,甲说:甲、乙、丙三位同学看了图后发生争论,甲说:“图画错了,做圆周运动的物体受到向心力的作用,魔盘图画错了,做圆周运动的物体受到向心力的作用,魔盘上的人应该向中心
14、靠拢上的人应该向中心靠拢.”.”乙说:乙说:“图画得对,因为旋转的图画得对,因为旋转的魔盘给人离心力,所以人向盘边缘靠拢魔盘给人离心力,所以人向盘边缘靠拢.”.”丙说:丙说:“图画得图画得对,当盘对人的摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力时,对,当盘对人的摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力时,人会逐渐远离圆心人会逐渐远离圆心.”.”该三位同学的说法应是该三位同学的说法应是()()A.A.甲正确甲正确 B.B.乙正确乙正确C.C.丙正确丙正确 D.D.无法判断无法判断【解析解析】选选C.C.向心力是按照效果命名的力,在此题的情境向心力是按照效果命名的力,在此题的情境中,都是指人受到的摩擦力中,都是
15、指人受到的摩擦力.当魔盘转速较小时,人做圆周当魔盘转速较小时,人做圆周运动,此时摩擦力提供向心力;当魔盘转速较大时,摩擦运动,此时摩擦力提供向心力;当魔盘转速较大时,摩擦力不能满足人做圆周运动的向心力,人做离心运动,此时力不能满足人做圆周运动的向心力,人做离心运动,此时人并未受到离心力的作用人并未受到离心力的作用.故故C C正确正确.【变式备选变式备选】某游乐场里的赛车场地为圆形,半径为某游乐场里的赛车场地为圆形,半径为100 m100 m,一赛车和乘客的总质量为,一赛车和乘客的总质量为100 kg100 kg,轮胎与地面间的,轮胎与地面间的最大静摩擦力为最大静摩擦力为600 N.600 N.
16、(1)(1)若赛车的速度达到若赛车的速度达到72 km/h72 km/h,这辆车在运动过程中会不,这辆车在运动过程中会不会发生侧滑?会发生侧滑?(2)(2)若将场地建成外高内低的圆形,且倾角为若将场地建成外高内低的圆形,且倾角为3030,赛车的,赛车的速度多大时,司机感觉不到自己有相对车的侧向的运动趋速度多大时,司机感觉不到自己有相对车的侧向的运动趋势势.【解析解析】(1)(1)赛车在场地上做圆周运动的向心力由静摩擦力赛车在场地上做圆周运动的向心力由静摩擦力提供提供.赛车做圆周运动所需的向心力为赛车做圆周运动所需的向心力为F=400 NF=400 N600 N,600 N,所以赛车在运动过程中
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