第3节 离心现象(赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 了解生产生活中的离心现象及其产生的原因。 学考层级 1.会分析做圆周运动物体的向心力的来源。2.了解离心现象和物体做离心运动的条件。3.能够用道德和规范评价物理研究和应用。 选考层级 建构车辆转弯模型、汽车过凸凹路面模型,掌握物体在竖直平面内做圆周运动的临界条件,理解其动力学本质。 一、车辆转弯时所需的向心力 1．汽车转弯问题 (1)汽车在水平路面上转弯时，有向外侧滑的趋势，地面会对汽车产生指向_____的静摩擦力。 (2)根据公式f＝m，如果弯道半径一定，汽车速度超过一定限度时，汽车就会向____侧滑。 2．火车转弯问题 (1)弯道通常设计成_____。 (2)若火车转弯时，火车轮缘不受轨道压力，则mgtan θ＝_____，故v＝_____，其中r为弯道半径，θ为弯道的倾角，v为弯道规定的速度。 [情境思考] 火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗？火车的车轮设计有什么特点？ 二、竖直平面内的圆周运动分析 1．汽车过凸形路面 汽车行驶到凸形路面的顶端时，如图甲所示，由向心力公式G－N＝m 可知，N＜G，根据牛顿第三定律，汽车行驶到凸形路面的顶端时，对路面的压力_____汽车的重力。 2．汽车过凹形路面 汽车行驶到凹形路面底部时，如图乙所示，由向心力公式N－G＝m可知，N＞G，根据牛顿第三定律，汽车行驶到凹形路面底部时，对路面的压力_____汽车的重力。 3．过山车(在最高点和最低点) (1)向心力来源：受力如图所示，重力和支持力的合力提供向心力。 (2)向心力方程 ①在最高点：_____＝m。 ②在最低点：_____＝m。 (3)通过最高点的条件：由N≥0，得v≥_____。 [质疑辨析] 某次演习中，一辆战车以恒定的速度在起伏不平的路面上行进。 请对以下结论作出判断： (1)战车在B点和C点时，向心加速度方向都是竖直向上的。( ) (2)战车在B点时对路面的压力大于战车的重力。( ) (3)战车在C点时对路面的压力小于战车的重力。( ) (4)战车在C点时对路面的压力可能为零。( ) (5)战车在D处路面加速行驶时，对路面的压力大于战车的重力。( ) 三、生活中的离心运动 1．离心运动的定义：做圆周运动的物体，在受到的合外力突然_____或者不足以提供做圆周运动_____的情况下，物体将_____圆心运动。 2．离心运动的应用和防止 (1)应用：离心分离器、离心干燥器、洗衣机的_____。 (2)防止：飞机翻飞旋转时，造成人体出现过荷现象，需要训练人体的抗荷能力；汽车在公路转弯处必须_____行车速度。 [情境思考] 如图所示，是一款滚筒洗衣机及其滚筒，请思考洗衣机是如何将衣服甩干的？ 强化点(一) 车辆转弯时所需的向心力 任务驱动 如图火车转弯时的运动是圆周运动。 (1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？转弯需要的向心力由什么力来提供？ (2)如果火车在水平轨道转弯会产生哪些危害？如何改进？ [要点释解明] 1．汽车转弯问题 汽车在水平路面上转弯时做圆周运动，由静摩擦力提供向心力，根据μmg＝m可得转弯过程中的速度不能超过。 2．火车转弯问题 (1)火车车轮的特点：火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面。这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。 (2)圆周平面的特点：弯道处外轨高于内轨，但火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。 (3)向心力的来源分析：火车速度合适时，火车受重力和支持力作用，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mgtan θ。 (4)规定速度分析：若火车转弯时只受重力和支持力作用，不受轨道压力，则mgtan θ＝m，可得v0＝，R为弯道半径， ... ...
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