第3章 第3节 离心现象（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（鲁科版2019）

离心现象 (赋能课—精细培优科学思维) 第三节 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。 01 02 目 录 课前预知教材 落实主干基础 课堂精析重难 深度发掘知能 3 课前预知教材 落实主干基础　 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。 内侧 外 2．火车转弯问题 (1)弯道通常设计成__________。 外高内低 小于 大于 N′－mg 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。 消失 所需要的向心力 远离 脱水桶 放慢 1．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？ [微情境·大道理] 提示：火车转弯时外轨与内轨高度不一样，外轨高、内轨低。火车的车轮设计有突出的轮缘，车轮的轮缘卡在铁轨之间。 2．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。 ( ) × √ √ × √ 3．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？ 提示：当滚筒高速旋转时，衣服紧贴着筒壁随圆筒高速转动，衣服上的水滴的附着力不足以提供随圆筒转动的向心力时，水滴会做离心运动从圆筒的小孔中被甩出。 课堂精析重难 深度发掘知能 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？ 提示：(1)火车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和外轨对火车的弹力作用；外轨对火车的弹力提供火车转弯所需的向心力。 (2)对水平的弯道，火车转弯时速度越大，需要的向心力越大，容易造成对外轨的损坏，甚至造成火车脱轨；可以把弯道处建成外高内低的斜面，由重力和支持力的合力提供向心力。 [要点释解明] 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。 [典例]　某铁路转弯处的圆弧半径是300 m，铁轨的轨距是1 435 mm，火车通过这里的规定速度是72 km/h。 (1)求内外轨的高度差。 (2)保持内外轨的这个高度差，如果列车通过转弯处的速度大于或小于72 km/h，分别会发生什么现象？说明理由。 [拓展]　对应[典例]中的情境，如果该弯道的内外轨一样高，火车质量为100 t，仍以规定速度72 km/h通过该弯道，其向心力来源是什么？向心力的大小是多少？会产生什么后果？ 答案：外轨对轮缘的水平向内的侧向弹力　1.33×105 N　火车脱轨或翻车事故 /方法技巧/ 火车转弯问题的解题策略 (1)对火车转弯问题一定要搞清合力的方向，指向圆心方向的合外力提供火车做圆周运动的向心力，方向指向水平面内的圆心。 (2)弯道两轨在同一水平面上时，向心力由外轨对轮缘的挤压力提供。 (3)当外轨高于内轨时，向心力由火车