高中物理第二章圆周运动第三节离心现象及其应用省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

第三节离心现象及其应用第二章圆周运动1/39知识目标关键素养1.知道离心现象及物体做离心运动条件.2.学会判断近心、离心运动.3.了解离心运动应用与预防.1.经过实例认识离心现象，初步了解离心现象在生产、生活中应用，以及怎样有效预防离心现象发生.2.感受物理知识在生产、生活中应用.2/39内容索引达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 扎实基础重点探究启迪思维 探究重点3/39自主预习4/391.离心现象：做圆周运动物体，在所受协力突然 或 提供圆周运动所需向心力情况下，就会做逐步远离圆心运动，这种现象称为离心现象.2.离心运动本质：因为物体含有 ，物体做圆周运动时，总有沿_方向飞出趋势.一、离心现象一、离心现象消失不足以惯性切线5/391.离心机械：利用 工作机械.2.离心现象应用：、洗衣机 、离心分离器.3.离心现象预防：转弯限速、砂轮加防护罩等.二、离心现象应用和预防二、离心现象应用和预防离心现象离心干燥器脱水筒6/39即学即用即学即用判断以下说法正误.(1)做离心运动物体一定受到离心力作用.()(2)离心运动是沿半径向外运动.()(3)离心运动是物体含有惯性表现.()(4)离心运动轨迹一定是曲线.()(5)脱水筒转速加紧，附着力小于所需向心力时，水滴做离心运动.()答案7/39重点探究8/39一、离心现象了解绳拉球在光滑水平面上做匀速圆周运动，角速度大小为，质量为m.此时球所受合外力F合m2r，试分析在以下状态下，球运动情况.(1)当绳子突然断裂时.导学探究导学探究(2)当绳子提供向心力小于m2r时.答案答案绳子提供向心力小于m2r时，球将逐步远离圆心，做离心运动.答案答案答案绳子突然断裂，绳子拉力为零，球沿切线方向飞出.9/391.对离心运动了解对离心运动了解(1)离心运动并非沿半径飞出运动，而是运动半径越来越大运动或沿切线方向飞出运动.(2)离心运动本质是物体含有惯性表现，并不是受到了“离心力”作用.(3)物体做离心运动原因：提供向心力合外力突然消失，或者合外力不能提供足够向心力.注意：物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是因为合外力不能提供足够向心力.所谓“离心力”实际上并不存在.知识深化知识深化10/392.合外力与向心力关系合外力与向心力关系(如图1所表示).图1(4)若F合0，则物体做匀速直线运动.11/39例例1如图2所表示是摩托车比赛转弯时情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超出此速度，摩托车将发生滑动.关于摩托车滑动问题，以下叙述正确是A.摩托车一直受到沿半径方向向外离心力作用B.摩托车所受外力协力小于所需向心力C.摩托车将沿其线速度方向沿直线滑去D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去答案解析图212/39协力与向心力关系对圆周运动影响协力与向心力关系对圆周运动影响若F合m2r，物体做匀速圆周运动.若F合m2r，物体做近心运动.总结提升总结提升14/39针针对对训训练练用绳子拴一个小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，当绳子突然断了以后，小球运动情况是 A.沿半径方向靠近圆心B.沿半径方向远离圆心C.沿切线方向做直线运动D.仍维持圆周运动答案解解析析当绳子断了以后，小球在光滑水平面上受力平衡，因为惯性，小球沿切线方向做匀速直线运动，选项A、B、D错误，选项C正确.解析15/391.请简述洗衣机脱水原理.二、离心现象应用和预防导学探究导学探究答案答答案案洗衣机脱水时，因为高速转动，水滴需要较大向心力才能与衣服一起做圆周运动.当转速足够大时，衣服已无法向水滴提供足够大附着力(作为向心力)，水滴便做离心运动，离开衣服，于是衣服被脱水.16/392.如图3所表示，汽车在平直公路上行驶，转弯时因为速度过大，会偏离轨道，造成交通事故，这是什么原因呢？答案答答案案汽车转弯时所需要向心力是由车轮与路面间静摩擦力提供，汽车转弯时假如速度过大，所需要向心力就会很大，假如超出了车轮与路面间最大静摩擦力，汽车将做离心运动脱离轨道，造成交通事故.图317/391.几个常见离心运动对比图示几个常见离心运动对比图示知识深化知识深化项目实物图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴受到物体附着力F不足以提供向心力时，即Fm2r，水滴做离心运动18/39汽车在水平路面上转弯当最大静摩擦力不足以提供向心力时，即fmaxm ，汽车做离心运动用离心机把体温计水银甩回玻璃泡中当离心机快速旋转时，缩口处对水银柱阻力不足以提供向心力，水银柱做离心运动进入玻璃泡内19/392.离心现象预防离心现象预防(1)汽车在公路转弯处限速：在水平公路上行驶汽车，转弯时所需要向心力是由车轮与路面间静摩擦力提供.假如转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力fmax，汽车将做离心运动而造成车体侧滑，所以在公路转弯处汽车必须限速.(2)转动砂轮、飞轮限速：高速转动砂轮、飞轮等，都不得超出允许最大转速，假如转速过高，砂轮、飞轮内部分子间作用力不足以提供所需向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故.20/39例例2以下相关洗衣机脱水筒脱水原理说法正确是 A.水滴受离心力作用，而沿背离圆心方向甩出B.水滴受到向心力，因为惯性沿切线方向甩出C.水滴受到离心力大于它受到向心力，从而沿切线方向甩出D.水滴与衣服间附着力小于它所需向心力，于是沿切线方向甩出解解析析物体做离心运动是因为实际所受协力小于向心力，物体沿切线方向飞出，故D正确.答案解析21/391.临界状态：当物体从某种特征改变为另一个特征时发生质飞跃转折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既可了解为“恰好出现”，也可了解为“恰好不出现”.2.对于匀速圆周运动临界问题，要尤其注意分析物体做圆周运动向心力起源，考虑到达临界条件时物体所处状态，即临界速度、临界角速度，然后分析该状态下物体受力特点，结合圆周运动知识，列方程求解.通常碰到是包括以下三种力作用：(1)与绳弹力相关临界问题这类问题要分析绳恰好无弹力这一临界状态下角速度(或线速度).三、圆周运动临界问题22/39(2)与支持面弹力相关临界问题这类问题要分析恰好无支持力这一临界状态下角速度(或线速度).(3)因静摩擦力而产生临界问题这类问题要分析静摩擦力到达最大时这一临界状态下角速度(或线速度).23/39例例3某游乐场里赛车场地为圆形，半径为100 m，一赛车与车手总质量为100 kg，轮胎与地面间最大静摩擦力为600 N.(g取10 m/s2)(1)若赛车速度到达72 km/h，这辆车在运动过程中会不会发生侧滑？答案答案答案不会发生侧滑解析解析赛车在场地上做圆周运动向心力由静摩擦力提供.赛车做圆周运动所需向心力为Fm 400 N600 N，所以赛车在运动过程中不会发生侧滑.解析24/39(2)若将场地建成外高内低圆形，且倾角为30，赛车速度为多大时，车手感觉不到自己有相对车侧向运动趋势？答案答案答案24 m/s解析25/39例例4如图4所表示，水平转盘中心有一个光滑竖直小圆孔，质量为m物体A放在转盘上，物体A到圆孔距离为r，物体A经过轻绳与物体B相连，物体B质量也为m.若物体A与转盘间动摩擦因数为，则转盘转动角速度在什么范围内，才能使物体A随转盘转动而不滑动？(已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g)答案解析图426/39达标检测29/391231.(离离心心运运动动)在水平公路上行驶汽车，当汽车以速度v运动时，车轮与路面静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要向心力，汽车沿如图5所表示圆形路径(虚线)运动.假如汽车转弯速度大于v，则汽车最有可能沿哪条路径运动？A.B.C.D.45答案图530/39123452.(离离心心运运动动应应用用及及分分析析)(多项选择)洗衣机脱水原理是利用了离心运动把附着在衣服上水分甩干.如图6是某同学用塑料瓶和电机等自制脱水试验原理图，但试验发觉瓶内湿毛巾甩干效果不理想，为了能甩得更干，请为该同学设计改进提议 A.增加转速 B.减小转速C.增大塑料瓶半径 D.减小塑料瓶半径答案解析图631/393.(离离心心运运动动分分析析)(多项选择)如图7所表示，水平转台上放着A、B、C三个物体，质量分别为2m、m、m，离转轴距离分别为R、R、2R，与转台间动摩擦因数相同.当转台旋转时，以下说法中正确是 A.若三个物体均未滑动，则C物体向心加速度最大B.若三个物体均未滑动，则B物体受摩擦力最大C.若转速增加，则A物体比B物体先滑动D.若转速增加，则C物体最先滑动1234图75答案解析33/394.(汽汽车车在在水水平平路路面面上上转转弯弯)高速公路转弯处弯道圆半径R100 m，汽车轮胎与路面间动摩擦因数0.225.若路面是水平(假设最大静摩擦力可近似看做与滑动摩擦力相等，g取10 m/s2).问：(1)汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所允许最大速度vm为多大？解析12345答案答案答案15 m/s35/39(2)当速度超出vm时，将会出现什么现象？解析12345答案答案答案汽车将做离心运动，严重时将出现翻车事故36/395.(圆圆周周运运动动临临界界问问题题)如图8所表示，水平转盘上放有一质量为m物体(可视为质点)，连接物体和转轴绳子长为r，物体与转盘间最大静摩擦力是其压力倍，转盘角速度由零逐步增大，求：(重力加速度为g)(1)绳子对物体拉力为零时最大角速度.12345图8解析答案37/3912345解析答案39/39