第3章 第3节 离心现象（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（鲁科版2019）

第3节　离心现象 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 学习目标 核心素养 1.会分析具体圆周运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题。 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。 物理观念：离心运动。 科学思维：向心力公式在铁路弯道、拱形桥中的应用。 科学探究：变速圆周运动中向心力的来源。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课后巩固 素养提升 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 静摩擦力　 速度 大小 最大值fmax 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 2．火车转弯 如图所示，在火车转弯处外轨________内轨， 当火车驶过转弯处时，铁轨对火车的支持力N 的方向不再是________的，而是斜向轨道的内 侧，它与________的合力就可以提供转弯时火 车所需的向心力。在修筑铁路时，我们可以根 据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度，适当选择内、外轨的高度差，从而使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力N的合力提供。 略高于 竖直 重力G 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 mgtan θ 重力 支持力 半径 倾角 > 大于 < 小于 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 二 竖直平面内的圆周运动分析 1．汽车对凸凹路面的压力 (1)当汽车质量为m，若以速度v通过凸形路面(半径为r)的最高点时，如图所示，________和________的合力提供汽车做圆周运动的向心力， 由牛顿第二定律得mg－N＝________，路面支持力N＝________<mg，由牛顿第三定律可知，汽车对路面的压力的大小为N′＝N＝ ________<mg，方向________。 重力mg 支持力N 竖直向下 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 重力mg 路面的支持力N N－mg 竖直向下 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 三 生活中的离心运动 1．定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然______或所受合外力________提供做圆周运动所需的向心力时，物体就做逐渐________的运动，称为离心运动。 2．形成原因：做圆周运动的物体，由于本身的________，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向。当提供向心力的合外力________(F＝0)或__________时，物体因________而远离圆心，做离心运动。 消失 不足以 远离圆心 惯性 消失 减小 惯性 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 自主评价——————————————— 判断正误 (1)铁路的弯道处，内轨高于外轨。(　　) (2)汽车行驶至拱形桥顶时，对桥面的压力等于车重。(　　) (3)汽车过凹形路面底部时，对路面的压力一定大于车重。(　　) (4)做离心运动的物体可以沿半径方向运动。(　　) (5)做离心运动的物体一定受到离心力的作用。(　　) × × √ × × 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 火车转弯问题 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 (1)火车转弯处的铁轨有什么特点？ 提示：(1)火车转弯处外轨高于内轨。 (2)火车转弯时哪些力提供向心力？ 提示：(2)重力、支持力、轨道的弹力。 (3)火车转弯时速度过大或过小，会对哪侧轨道有侧压力？ 提示：(3)火车转弯时速度过大会对外侧轨道有压力，速度过小会对内侧轨道有压力。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 2．明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的。因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内。故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面，即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 3．速度与轨道压力的关系 (1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时内轨或外轨对火车无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅有重力和弹力的合力提供，此时内轨或外轨对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下： ①当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力； ②当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 [易错提醒] 汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮受到地面施加的侧向静摩擦力。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 　一段铁路转弯处，内外轨高度差为h＝10 cm