曲線運動課件4

1、成才之路 · 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 · 必修2,曲線運動,第五章,第七節(jié)　生活中的圓周運動,第五章,如下圖所示的“水流星”是我國傳統(tǒng)的雜技節(jié)目，演員們把盛有水的容器用繩子拉住在空中如流星般快速擺動，同時表演高難度的動作，容器中的水居然一滴也不流下來。,,你考慮過沒有：(1)“水流星”的運動快慢與手中拉力的大小有什么關系？(2)如果手中的力漸漸減小，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？當“水流星”轉到最高點時

2、，如果突然松手，會發(fā)生什么現(xiàn)象？,1．火車在彎道上的運動特點火車在彎道上運動時做_______運動，因而具有_______加速度，由于其質(zhì)量巨大，需要很大的__________。,鐵路的彎道,圓周,向心,向心力,2．向心力來源(1)如果轉彎處內(nèi)外軌一樣高，則由__________________提供向心力，這樣鐵軌和車輪極易受損。(2)實際上，鐵路的轉彎處外軌略高于內(nèi)軌，鐵軌對火車的支持力不是豎直向上的，而是斜向彎道的______

3、，鐵軌對火車的________與火車所受______的合力指向____________，它提供了火車做圓周運動的向心力。,外軌對輪緣的彈力,內(nèi)側,支持力,重力,軌道的圓心,1．運動特點汽車過拱形橋時做__________，因而具有______加速度，需要向心力。2．向心力來源汽車過拱形橋運動至最高(低)點時，_______和_________的合力提供汽車需要的向心力。,拱形橋,圓周運動,向心,重力,支持力,3．動力學關系(1)

4、凸形橋汽車過凸形拱橋的最高點時，汽車受到的重力與橋?qū)ζ囍С至Φ暮狭＝__________提供向心力；如圖所示所以汽車過凸形拱橋時FN＝__________　汽車對橋的壓力F′N__________汽車的重量G。,G－FN,小于,(2)凹形橋汽車過凹形橋的最低點時，仍然是橋?qū)ζ嚨闹С至椭亓Φ暮狭＝__________提供向心力，如圖所示。過凹形橋時，F(xiàn)N＝__________　汽車對橋的壓力F′N_____

5、_____汽車的重量G。,FN－G,大于,航天器中的失重現(xiàn)象,mg－FN,完全失重,1．定義：物體沿切線飛出或做逐漸__________的運動。2．原因：向心力突然消失或合外力不足以提供所需的__________。3．應用：洗衣機的__________，制作__________、水泥管道、水泥電線桿等。,離心運動,遠離圓心,向心力,脫水筒,無縫鋼筒,一、火車轉彎問題1．火車車輪的特點火車的車輪有凸出的輪緣，火車在鐵軌上運行時，車

6、輪與鐵軌有水平與豎直兩個接觸面，這種結構特點，主要是避免火車運行時脫軌，如圖所示。,,2．火車彎道的特點彎道處外軌高于內(nèi)軌，火車在行駛過程中，重心高度不變，即火車的重心軌跡在同一水平面內(nèi)，火車的向心加速度和向心力均沿水平面指向圓心。3．火車轉彎的向心力來源火車速度合適時，火車只受重力和支持力作用，火車轉彎時所需的向心力完全由支持力和重力的合力來提供。如圖所示。,4．軌道輪緣壓力與火車速度的關系(1)當火車行駛速率v等于規(guī)定速度v

7、0時，內(nèi)、外軌道對輪緣都沒有側壓力。(2)當火車行駛速度v大于規(guī)定速度v0時，火車有離心運動趨勢，故外軌道對輪緣有側壓力。(3)當火車行駛速度v小于規(guī)定速度v0時，火車有向心運動趨勢，故內(nèi)軌道對輪緣有側壓力。,特別提醒：汽車、摩托車賽道拐彎處，高速公路轉彎處設計成外高內(nèi)低，也是盡量使車受到的重力和支持力的合力提供向心力，以減小車輪與路面之間的橫向摩擦力。,答案：BD解析：當火車速度增大時，可適當增大轉彎半徑或適當增大軌道傾角，以

8、減小外軌所受壓力。,,二、汽車過橋問題關于汽車過橋問題，用圖表概括如下：,答案：C,解析：戰(zhàn)車在B點時對路面的壓力最大，在A點時對路面壓力最小，故選C。,三、離心運動1．離心運動的實質(zhì)離心運動是物體逐漸遠離圓心的運動，它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運動的物體，總是有沿著圓周切線飛出去的趨勢，之所以沒有飛出去，是因為受到向心力作用的緣故。2．物體做離心運動的條件做圓周運動的物體，一旦提供向心力的外力突然消失，或者外力不能提供足

9、夠的向心力時，物體做遠離圓心的運動，即離心運動。,3．離心運動的受力特點物體做離心運動并不是物體受到離心力作用，而是由于外力不能提供足夠的向心力。所謂“離心力”也是由效果命名的，實際并不存在。,答案：內(nèi)筒高速旋轉時，黏稠的糖汁就做離心運動，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去成為絲狀，到達溫度較低的外筒時，迅速冷卻凝固，變得纖細雪白，像一團團棉花。,對火車、汽車轉彎問題的探究,,解析：火車在轉彎時所需的向心力在“臨界”狀況時由火車所受的重力和軌道對

10、火車的支持力的合力提供。如圖所示，圖中h為內(nèi)外軌高度差，L為軌距。,,討論：(1)如果車速v＞72km/h(20m/s)，F(xiàn)將小于需要的向心力，所差的力仍需由外軌對輪緣的彈力來彌補。這樣就出現(xiàn)外側車輪的輪緣向外擠壓外軌的現(xiàn)象。(2)如果車速v＜72km/h，F(xiàn)將大于需要的向心力。超出的力則由內(nèi)軌對內(nèi)側車輪緣的壓力來平衡，這樣就出現(xiàn)了內(nèi)側車輪的輪緣向外擠壓內(nèi)軌的現(xiàn)象。點評：臨界值是圓周運動中經(jīng)?？疾榈囊粋€重點內(nèi)容，它是物體在做圓周運動

11、過程中，發(fā)生質(zhì)變的數(shù)值或使物體受力情況發(fā)生變化的關鍵數(shù)值，今后要注意對臨界值的判斷和應用。,A．路面外側高內(nèi)側低B．車速只要低于vc，車輛便會向內(nèi)側滑動C．車速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側滑動D．當路面結冰時，與未結冰時相比，vc的值變小答案：AC,解析：抓住臨界點分析汽車轉彎的受力特點及不側滑的原因，結合圓周運動規(guī)律可判斷。汽車轉彎時，恰好沒有向公路內(nèi)外兩側滑動的趨勢，說明公路外側高一些，支持力的

12、水平分力剛好提供向心力，此時汽車不受靜摩擦力的作用，與路面是否結冰無關，故選項A正確，選項D錯誤。當vvc時，支持力的水平分力小于所需向心力，汽車有向外側滑動的趨勢，在摩擦力大于最大靜摩擦力前不會側滑，故選項B錯誤，選項C正確。,汽車在拱橋上運動的有關問題,,(1)汽車允許的最大速率是多少？(2)若以所求速度行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？(g取10m/s2)解析：汽車在拱橋上運動時，對凹形橋的壓力大于其重力，而對凸形橋則壓力小于

13、重力。由此可知，對凹形橋則存在一個允許最大速率，對凸形橋則有最小壓力?？筛鶕?jù)圓周運動知識，在最低點和最高點列方程求解。汽車駛至凹面的底部時，合力向上，此時車對橋面壓力最大；汽車駛至凸面的頂部時，合力向下，此時車對橋面的壓力最小。,點評：在汽車經(jīng)過拱形橋或類似的物體經(jīng)過豎直曲線做圓周運動的問題中，一般在軌道的最低點和最高點分析受力列方程，無論該類題目的具體內(nèi)容如何，通過分析受力，找出提供的向心力列方程求解是最基本的方法。,A．玩具車靜止

14、在拱橋頂端時的示數(shù)小一些B．玩具車運動通過拱橋頂端時的示數(shù)大一些C．玩具車運動通過拱橋頂端時處于超重狀態(tài)D．玩具車運動通過拱橋頂端時速度越大(未離開拱橋)，示數(shù)越小答案：D解析：玩具車通過拱橋頂端時處于失重狀態(tài)，速度越大示數(shù)越小，故選項D正確。,離心運動,答案：ACD,A．甲 B．乙C．丙 D．都有道理答案：C解析：當向心力不足時，物體會做離心運動，A錯誤，C正確；離心力是不存在的，B錯誤。,,開放·探究,