《高中物理 第二章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 3 從供需關(guān)系理解離心現(xiàn)象學(xué)案 教科版必修2》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中物理 第二章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 3 從供需關(guān)系理解離心現(xiàn)象學(xué)案 教科版必修2(4頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
從供需關(guān)系理解離心現(xiàn)象
一、考點(diǎn)突破:
考點(diǎn)
課程目標(biāo)
備注
離心現(xiàn)象產(chǎn)生的原因
1. 掌握離心現(xiàn)象產(chǎn)生的原因
2. 會(huì)從供需關(guān)系分析離心現(xiàn)象
3. 知道如何防止和利用離心現(xiàn)象
高考中以選擇題的形式出現(xiàn),重點(diǎn)考查離心現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,在豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的供需關(guān)系中的臨界
二、重難點(diǎn)提示:
重點(diǎn):掌握離心現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。
難點(diǎn):從供需關(guān)系分析離心現(xiàn)象。
一、離心現(xiàn)象
1. 離心運(yùn)動(dòng)
做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。
2. 物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件
F合 < F向
3
2、. 根據(jù)合外力與向心力的關(guān)系判斷物體是否做離心運(yùn)動(dòng)
當(dāng)F合=F向時(shí)→勻速圓周運(yùn)動(dòng);
當(dāng)F合F向時(shí)→逐漸靠近圓心的運(yùn)動(dòng)。
【方法指導(dǎo)】判斷物體是否做離心運(yùn)動(dòng)思路:
物體在半徑方向所受合外力為提供,即:F供;
物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力為需要,即:F需=F向=m。
(1)對(duì)物體受力分析,求出能夠提供的合力F合;
(2)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng),求出物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力F向=mω2r=mv2/r;
(3)比較F合與F向的大小,確定物體的運(yùn)動(dòng)情況。
【誤區(qū)點(diǎn)撥】
(1)離心現(xiàn)象是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心力不足或失去向心力所致的現(xiàn)象;
(2
3、)離心現(xiàn)象的本質(zhì)是慣性;
(3)不存在離心力;
二、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止
1. 離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用
(1)離心干燥器;(2)洗衣機(jī)脫水桶;(3)用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱甩回液泡內(nèi)。
2. 離心運(yùn)動(dòng)的防止
(1)汽車在公路轉(zhuǎn)彎處的限速;
(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪限速并加防護(hù)罩。
思考:如何防止離心現(xiàn)象發(fā)生?
A. 減小物體運(yùn)動(dòng)的速度,使物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減??;
B. 增大合外力,使其達(dá)到物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力。
例題1 如圖所示,飛機(jī)以的恒定速率沿半徑的外切圓軌道,在豎直平面內(nèi)做特技飛行,求質(zhì)量為的飛行員在A、B、C、D各點(diǎn)對(duì)機(jī)座或保險(xiǎn)帶的作用力。
4、
思路分析:設(shè)機(jī)座對(duì)飛行員的支持力為,保險(xiǎn)帶對(duì)飛行員的拉力為F。
(1)在A點(diǎn)時(shí),。
根據(jù)向心力公式,有。
(2)在B點(diǎn)時(shí),、F均為零的臨界速度為
因?yàn)?,所以,根?jù)向心力公式,有。
∴ 。
(3)在C點(diǎn)時(shí),,
同理
∴ 。
(4)在D點(diǎn)時(shí),因?yàn)椋?
同理
∴ 。
答案:A點(diǎn)對(duì)機(jī)座有作用力為1950N,B點(diǎn)對(duì)保險(xiǎn)帶有作用力為750N,C點(diǎn)對(duì)保險(xiǎn)帶有作用力為1950N,D點(diǎn)對(duì)機(jī)座有作用力為750N。
例題2 物體m用線通過光滑的水平板上的小孔與砝碼M相連,并且正在做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,如果減小M的質(zhì)量,則物體的軌道半徑r、角速度ω、線速度v的大小變化情
5、況是( )
A. r不變,ω變小、v變小
B. r增大,ω減小、v變小
C. r減小,ω增大、v不變
D. r增大,ω減少、v不變
思路分析:M減小合外力不足,m離心運(yùn)動(dòng),故r增大;拉力和速度夾角大于90°,故速度v減小,根據(jù)v=ωr可得ω減小。
答案:B
【方法提煉】
在圓周運(yùn)動(dòng)中,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)半徑發(fā)生變化時(shí),描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量可能發(fā)生變化,主要有以下兩種情況要引起注意。
1. 線速度不變:半徑變化前后合外力與速度垂直:如圖所示小球經(jīng)過D點(diǎn)前后速度不變,但半徑發(fā)生變化。
2. 細(xì)線由松弛到繃緊,而且繃緊前后速度方向發(fā)生變化,這時(shí)線速度發(fā)生突變
6、。沿繩方向的速度突變?yōu)榱?,只剩下切向分量,速度大小發(fā)生了變化。
滿分訓(xùn)練:
質(zhì)量為m的小球,用長為l的線懸掛在O點(diǎn),在O點(diǎn)正下方l/2處有一光滑的釘子,把小球拉到與在同一水平面的位置,擺線被釘子攔住,如圖所示,將小球從靜止釋放,當(dāng)球第一次通過最低點(diǎn)P時(shí)( )
A. 小球速率突然減小 B. 小球向心力突然增大
C. 小球的向心加速度突然減小 D. 擺線上的張力突然增大
思路分析:讓小球從靜止釋放,當(dāng)小球第一次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),小球受到的拉力和重力都與速度垂直,其線速度不會(huì)瞬時(shí)變化,圓周運(yùn)動(dòng)的圓心由變到O,運(yùn)動(dòng)半徑變大,根據(jù)知,向心力突然變小,由知,小球的向心加速度突然減小,由知,擺線上張力突然變小,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。
答案:C
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