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课件网) 第3节 离 心 现 象 一、车辆转弯时所需的向心力 任务驱动 高速公路转弯处的路面及铁路转弯处的轨道都是外高内低,这样的设计有什么道理 提示:做圆周运动需要向心力,这样可以靠支持力和重力的合力提供圆周运动所需的向心力。 1.汽车在水平路面上转弯: (1)汽车、摩托车在水平面内转弯,其向心力是由地面 的_____提供的。 (2)如果弯道的半径一定,根据向心力的公式f=m 可 知,速度越大,需要的_____越大,_____就越大,汽 车的速度超过一定的限度,达到_____以后,汽 车就会向___打滑。 静摩擦力 向心力 静摩擦力 最大静摩擦力 外 2.火车转弯: (1)火车车轮的结构特点。 火车的车轮有突出的_____,且火车在轨道上运行时,有 突出轮缘的一边在两轨道的内侧,这种结构有助于固定 火车运动的轨迹。 轮缘 (2)火车转弯时的运动特点。 火车转弯时实际是在做_____运动,因而具有_____ ___,由于其质量巨大,所以需要很大的_____。 (3)火车转弯时向心力来源。 在修筑铁路时,要根据弯道的半径和规定的行驶速度, 适当选择内外轨的高度差,使转弯时所需的向心力几乎 完全由重力G和支持力N的_____提供。 圆周 向心加速 度 向心力 合力 3.飞机转弯: 飞行中的飞机要改变飞行方向时,飞机的机身也要倾斜, 飞机转弯时所需的向心力由重力和空气对它的作用力 的_____提供。 合力 二、竖直平面内的圆周运动分析 任务驱动 汽车在经过凸形桥路面和凹形桥路面时都不宜高速行驶,这是为什么 提示:经过凸形桥路面高速行驶时支持力小于重力,汽车容易飘起来,经过凹形桥路面高速行驶时支持力大于重力,容易爆胎。 1.汽车过拱形桥: 汽车在拱形桥最高点时,如图所示, 向心力为F=mg-N=m 。 汽车对桥面的压力N′=N=_____, 故汽车在拱形桥上运动时,对桥面的压力_____汽车的重 力。 mg-m 小于 2.汽车过凹形桥: 汽车在凹形桥最低点时,如图所示, 向心力F =N-mg= 。 汽车对桥面的压力N′=N=_____。 故汽车在凹形桥上运动时,对桥面的压力_____汽车的重力。 mg+m 大于 三、离心运动与离心现象 任务驱动 用绳子系着小球用力旋转使小球做圆周运动,一旦松手或者绳子断裂,小球怎样运动 提示:小球会沿着它所在的圆弧的切线方向飞出。 1.离心运动:物体做圆周运动时,一旦向心力_____或 _____不足以提供所需的向心力,物体沿切线方向飞出 或逐渐远离圆心的运动。 消失 合力 2.下列事例中离心现象有利的是_____。 ①医院和科研机构常用离心分离器加快液体中悬浮微粒的沉 淀。 ②铸造工业采用离心铸造工艺提高铸件质量。 ③飞机翻飞旋转时,离心运动对飞行员造成的影响。 ④纺织工业用离心干燥器甩掉附着在织物上的水分。 ⑤汽车在水平路面转弯时所需的向心力大于最大静摩擦力时, 汽车做离心运动。 ①②④ 【探究情境】 火车在铁轨上转弯可以看成是匀速圆周运动,如图甲所示,在转弯处设计为外轨高、内轨低的结构,即路基形成一外高、内低的斜坡,如图乙所示是火车的轮缘。 【问题探究】 (1)火车转弯处,为什么外轨高于内轨 提示:外轨高于内轨,火车所受到的支持力的方向不在竖直方向,而是斜向弯道的内侧,支持力与重力的合力指向圆心,为火车转弯提供向心力。 (2)火车车轮的结构特点是什么 提示:火车车轮有突出的轮缘,且火车在轨道上运行时有突出轮缘的一边在两轨道的内侧,如图乙所示,这种轮缘结构有助于使火车运动的轨迹保持稳定。 (3)火车转弯速度过大或过小,会对哪侧轨道有侧压力 提示:火车转弯速度过大时外侧轮缘会对轨道外侧有压力,速度过小时内侧轮缘会对轨道内侧有压力。 【结论生成】 1.转弯轨道特点(物理观念) (1)火车转弯时重心高度不变,轨道是圆弧,轨道圆面在水平面内。 (2)转弯轨道外高内低,这样设计是使火车受到 ... ...
