第3节　第1课时　车辆转弯　生活中的离心运动（课件 学案 练习，3份打包）鲁科版（2019）必修 第二册

第3节　离心现象 第1课时　车辆转弯　生活中的离心运动 [学习目标]　1.会分析火车转弯、汽车转弯等实际运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题(重难点)。2.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害。 一、车辆转弯时所需的向心力 汽车在水平路面上转弯时，向心力来源是什么？若汽车高速转弯可能产生什么后果？怎么设计高速公路可避免这一后果？ 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 1.铁路弯道的特点 铁路弯道处，外轨高于内轨，若火车按限定的速度v0行驶，转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，即mgtan θ=m，如图所示，则v0=　　　　　　　　，其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面间的夹角(θ很小的情况下，tan θ≈sin θ)。 2.汽车转弯的特点 (1)水平弯道：由　　　　　　　　提供向心力，汽车速度最大时，μmg=，可得vm=　　　　。 (2)增大汽车安全转弯速度的有效方法 ①　　　　转弯半径。 ②把转弯处设计成　　　　　　　　(填“外高内低”或“外低内高”)路面(类似火车转弯)。 例1　(2023·福州市高一期末)如图所示，质量为2 t的汽车沿半径为36 m的水平公路面转弯，若路面与车轮间的动摩擦因数为μ=0.4，则汽车转弯时最大向心加速度大小为　　　　 m/s2，为使汽车顺利转弯而不滑动的车速最大值为　　　　 m/s。(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2) 例2　(多选)(2023·莆田市开学考)如图为某一处轨道剖面图，下列说法正确的是(重力加速度为g)(　　) A.火车一定受到向心力的作用 B.若火车的速度过大则会压坏轨道 C.以规定的速度行驶时，火车受到的合力为2mgtan θ D.以规定的速度行驶时，火车受到的支持力为 二、生活中的离心运动 在生活中时常会出现这样一些现象：做圆周运动的物体失去向心力时会沿着圆周的切线方向飞出。例如，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，小球会沿着什么方向飞出？ 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 　　　 1.做圆周运动的物体，在受到的合外力突然消失或者不足以提供做圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动，我们把这种运动称为离心运动。这种现象称为离心现象。 2.物体做离心运动的原因 提供向心力的合力突然　　　　，或者合力　　　　提供所需的向心力。 3.离心运动、近心运动的判断 物体做圆周运动时出现离心运动还是近心运动，由实际提供的合力F合和所需向心力(m或mω2r)的大小关系决定。(如图所示) (1)当F合=0时，物体沿　　　　　方向做　　　　　　　　； (2)当0mω2r时，“提供”超过“需要”，物体做　　　　　　　　。 4.离心运动的应用和防止 (1)应用：离心干燥器；洗衣机的　　　　；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机。 (2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能过高；在公路弯道，车辆不允许超过　　　　　　　。 例3　(多选)(2023·牡丹江市二中模拟)离心现象有利有弊，有时应利用，有时应防止。如图所示的四种情形中，属于利用离心现象的是(　　) A.甲图：民间艺人在制作棉花糖 B.乙图：洗衣机甩干时内筒在高速旋转 C.丙图：火车转弯时，不得超速通过 D.丁图：高速转动的砂轮不得超过允许的最大转速 例4　雨天，当你旋转雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘飞出。汽车高速转弯时，若摩擦力不足，汽车会滑出路面。游乐场的旋转盘上，开始时有人离转轴近一些，有人离转轴远一些，请思考： (1)水滴飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗？ (2)物体做离心运动的条件是什么？ (3)水平路 ... ...