2012高考物理一轮复习(要点命题导向策略)4_14生活中的圆周运动离心现象.ppt

课时14　生活中的圆周运动　 离心现象 ;考点一　火车转弯运动的力学分析　 ?基础梳理? 图1; ;(1)当火车行驶速率v等于v规定时，F向＝F合，内外轨对轮缘没有压力； (2)当火车行驶速度v大于v规定时，F向F合，外轨受到侧向挤压的力(这时向心力增大，外轨提供一部分力)； (3)当火车行驶速度v小于v规定时，F向F合，内轨受到侧向挤压的力(这时向心力减小，内轨提供一部分力)．;考点二　汽车在拱形桥上运动的力学分析　 ?基础梳理? 图2 汽车以速度v过半径为R的弧形(凸或凹)桥时，在最高点(或最低点)处，由重力mg和桥面支持力FN的合力提供向心力．;图3;?疑难详析? 1．如果物体从竖直曲面的内侧通过最高点时，情况如何？ 图4;如图4所示，从竖直曲面的内侧通过最高点的物体受到重力G＝mg、曲面的内侧对物体的支持力F的作用，其动力学方程是G＋F＝ m ，即F＝m －mg. 若要维持物体做圆周运动，则需满足F≥0，即v≥ 因此， 是物体运动到最高点的最小速度．如翻滚过山车必须大于某一速度才能安全通过内轨道的最高点，正是这个道理．;2．汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，如图5所示．它的运动能用上面的方法求解吗？ 可以用上面的方法求解，但要注意向心力的来源发生了变化．如图5，重力沿半径方向的分力和垂直桥面的支持力共同提供向心力．设此时汽车与圆心的连线和竖直方向的夹角为θ，则有;考点三　离心现象及其应用　 ?基础梳理? (1)定义 做匀速圆周运动的物体，在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动．;(2)条件分析 ①做圆周运动的物体，由于本身具有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动，如图6中B情形所示． 图6;②当产生向心力的合外力消失，F＝0，物体便沿所在位置的切线方向飞出去，如图6中A所示． ③当提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于应当具有的向心力，即Fmrω2，即合外力不足以提供所需的向心力的情况下，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动，如图6中C所示．;(3)离心运动的应用和危害 利用离心运动制成离心机械，如：离心干燥器、洗衣机的脱水筒等． 汽车、火车转弯处，为防止离心运动造成的危害，一是限定汽车和火车的转弯速度不能太大；二是把路面筑成外高内低的斜坡以增大向心力． 说明：若合外力大于所需的向心力，物体离圆心将越来越近，即为近心运动．;题型一　生活中的圆周运动实例 [例1]　铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨道高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率，下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h：(g＝10 m/s2);(1)据表中数据，导出h和r关系的表达式，并求出r＝440 m时h的值. (2)铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内、外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内、外轨的间距设计值L＝1435 mm，结合表中的数据，算出我国火车的转弯速度v.(以km/h为单位，结果取整数)(设轨倾角很小时，正弦值按正切值处理); 图7 [解析]　(1)由表中数据可知，每组的h与r之积为常数，hr＝660×50×10－3m2＝33 m2.当r＝440 m时，h＝75 mm.;题后反思：近几年，人们对交通运输的快捷提出了更高的要求，为了提高运输力，国家对铁路不断进行提速，这就要求铁路转弯速率也需要提高．提速时应采取怎样的有效措施？由题中表达式v＝ 可知，提高速度可采用(1)适当增加内外轨的高度差h，(2)适当增加轨道半径r.;如图8所示为一辆自行车的局部结构示意图，设连接脚踏板的连杆长为L1，由脚踏板带动半径为r1的大轮盘(牙盘)，通过链条与半径为r2的小轮盘(飞轮)连接，小轮盘带动半径为R的后轮转动，使自行车在水平路面上匀速前进．设L1＝18 cm，r1＝12 cm，r2＝6 cm，R＝30 cm，为了维持自行车以v＝3 m/s的速度在水平路面上匀速前进．;(1)人每分钟要踩脚踏板几圈？ (2)假设自行车受到的阻力与速度成正比，当自行车以速度v1＝3 m/s匀速前进时，受到的阻力为f＝24 N，当自行车的速度v2＝5 m/s时，求人蹬车的功率．; ;题型二　圆周运动中的临界问题 图9 [例2]　如图9所示，细绳一端系着质量m′＝0.6 kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑的小孔吊着质量m＝0.3 kg的物体，m′的重心与圆孔距离为0.2 m，并知m′和水平面的最大静摩擦力为2 N．现使此平面绕中心轴线转动，问角速度ω在什么范围，m 会处于静止状态