粤教版高中物理必修第二册精品课件 第二章 圆周运动 第三节 生活中的圆周运动 第四节 离心现象及其应用.ppt

2.轻杆模型如图所示,在细轻杆上固定的小球或在管形轨道内的小球做圆周运动.(1)临界状态小球在最高点时,轻杆弹力或轨道压力为零,小球只受重力.重力充当向心实例引导例3长度为0.5m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动,A端连着一个质量m=2kg的小球.求在下述两种情况下,小球通过最高点时对杆的作用力的大小和方向.(g取10m/s2)(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0r/s.(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5r/s.思路点拨注意两个问题:(1)小球对杆的作用力和杆对小球的作用力的区别.(2)杆对小球的弹力是支持力还是拉力.答案(1)138N,方向竖直向上(2)10N,方向竖直向下解析小球在最高点的受力如图所示(1)杆的转速为2.0r/s时,ω=2πn=4πrad/s由牛顿第二定律得F+mg=mLω2故小球所受杆的作用力F=mLω2-mg=2×(0.5×42×π2-10)N=138N即杆对小球提供了138N的拉力由牛顿第三定律知小球对杆的拉力大小为138N,方向竖直向上.(2)杆的转速为0.5r/s时,ω=2πn=πrad/s同理可得小球所受杆的作用力F=mLω2-mg=2×(0.5×π2-10)N=-10N力F为负值表示它的方向与受力分析中所假设的方向相反,故小球对杆的压力大小为10N,方向竖直向下.规律总结竖直平面内圆周运动的分析方法(1)明确运动的模型,是轻绳模型还是轻杆模型.(2)明确物体的临界状态,即在最高点时物体具有最小速度时的受力特点.(3)分析物体在最高点及最低点的受力情况,根据牛顿第二定律列式求解.变式训练3在游乐园乘坐如图所示的过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动.下列说法正确的是()A.车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,若没有保险带,人一定会掉下去B.人在最高点时对座位仍可能产生压力,但压力一定小于mgC.人在最高点和最低点时的向心加速度大小相等D.人在最低点时对座位的压力大于mg答案Dmg,选项B错误;人在最高点和最低点时的速度大小不相等,根据向心加速度公式a=可知,人在最高点和最低点时的向心加速度大小不相等,选项C错误;人在最低点时,加速度方向竖直向上,根据牛顿第二定律分析可知,人处于超重状态,人对座位的压力大于mg,选项D正确.随堂检测1.如图所示,光滑的水平面上,小球在拉力F作用下做匀速圆周运动,若小球到达P点时F突然发生变化,下列关于小球运动的说法正确的是()A.F突然消失,小球将沿轨迹a做离心运动B.F突然变小,小球将沿轨迹a做离心运动C.F突然变大,小球将沿轨迹b做离心运动D.F突然变小,小球将沿轨迹c逐渐靠近圆心答案A解析F突然消失时,小球将沿该时刻线速度方向,即沿轨迹a做离心运动,选项A正确;F突然变小时,小球将会沿轨迹b做离心运动,选项B、D错误;F突然变大时,小球将沿轨迹c做近心运动,选项C错误.2.(多选)(2020广东东莞期末)如图所示为甩干桶简易模型.若该模型的半径为r=16cm,以角速度ω=50rad/s做匀速圆周运动,质量为10g的小物体随桶壁一起转动,下列说法正确的是()A.甩干桶壁上某点的线速度大小为8m/sB.甩干桶壁上某点的线速度大小为6.25m/sC.小物体对桶壁的压力为4ND.小物体受到重力、弹力、摩擦力和向心力答案AC解析甩干桶壁上某点的线速度大小为v=ωr=8m/s,选项A正确,B错误;桶壁对小物体的弹力提供向心力,为F=mω2r=4N,根据牛顿第三定律可知,小物体对桶壁的压力为4N,选项C正确;小物体受到重力、弹力、摩擦力作用,其合力提供向心力,选项D错误.本课结束3.离心运动的危害(1)由于离心现象,车辆转弯时易出现交通事故,因此在公路的弯道处,都要对车辆进行限速.(2)高速旋转的砂轮或材料破裂,会因碎片飞出造成事故,所以砂轮的外侧都需要加防护罩.自我检测1.正误辨析,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)汽车驶过拱形桥最高点,速度很大时,对桥的压力可能等于零.()答案√(2)汽车过拱形路面或凹形路面时,向心加速度的方向都是向上的.()答案×解析汽车只有过凹形路面时,向心加速度的方向是向上的.(3)做离心运动的物体一定受到离心力的作用.()答案×解析物体做离心运动是因为受到的向心力消失或不足.(4)离心运动的轨迹可能是直线也可能是曲线.()答案√2.下列哪个现象利用了物体的离心运动()A.车转弯时要限制速度B.转速很高的砂轮半径不能做得太大C.在修筑铁路时,