高中物理第四章第三.4节向心力的实例分析离心运动.pptVIP

考向三;静摩擦力; 1．弄清火车轮缘结构 火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨 道上运动时，车轮上有凸出轮缘的一边在两 轨道内侧，这种结构特点，主要是限制火车 运行的轨迹，防止脱轨，如图4－3－3所示。; 2．明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等 高的，整个内轨是等高的。因而火车在行 驶的过程中，重心的高度不变，即火车重 心的轨迹在同一水平面内。故火车的圆周 平面是水平面，而不是斜面如图4－3－4所 示。即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面指向圆心。 3．内外轨道的压力分析 由动力学特点分析可知转弯速度与转弯半径、弯道的倾角的关系为v02＝rgtanθ，可见，最佳情况是由v0、r、θ共同决定的。;1．火车在转弯时，关于向心力的分析，正确的是(　　) A．由于火车本身作用而产生了向心力 B．主要是由于内外轨的高度差的作用，车身略有倾 斜，车身所受重力的分力产生了向心力 C．火车在转弯时的速率小于规定速率时，内轨将给 火车侧压力，侧压力就是向心力 D．火车在转弯时的速率大于规定速率时，外轨将给 火车侧压力，侧压力作为火车转弯时向心力的一 部分;解析：火车正常转弯时，重力和支持力的合力提供向心力，故A、B错误。当转弯速率大于规定速率时，外轨对火车有侧压力作用；当转弯速率小于规定速率时，内轨对火车有侧压力作用，此时，火车转弯所需的向心力是重力、支持力和侧压力的合力来提供，故C错误，D正确。 答案：D;竖直平面内圆周运动实例分析;N－mg;N－mg; 竖直平面内圆周运动的两种模型分析 (1)绳模型： 如图4－3－6所示，没有物体支撑的小球，在绳或轨道的约束下，在竖直平面内做圆周运动通过最高点的情况： 图4－3－6;图4－3－7;2.乘坐游乐园的过山车时，质量为m的人 随车在竖直平面内沿圆周轨道运动， 如图4－3－8所示。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mg C．人在最低点时处于失重状态 D．人在最低点时对座位的压力大于mg;答案： D ;离 心 运 动; 1．离心运动的实质 离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力作用的缘故。 2．离心运动的受力特点 物体做离心运动并非受到“离心力”的作用，而是外力不足以提供向心力的结果，“离心力”根本就不存在，因为根本找不到“离心力”的施力物体。;图4－3－9;3．关于离心现象的下列说法正确的是 (　　) A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失 时，它将做背离圆心的圆周运动 C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然 消失时，它将沿切线做直线运动 D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然 消失时，它将做曲线运动;解析：向心力是根据效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需要的向心力，是它所受的某个力或几个力的合力提供的，因此，物体并不受向心力和离心力的作用，它之所以产生离心现象是由于F合mω2r，故A错误；物体在做匀速圆周运动时，若突然它所受到的力都消失，根据牛顿第一定律，它从这时起做匀速直线运动，故C正确，B、D错误。 答案：C; [例1]　铁路转弯的圆弧半径是300 m，轨距是1 435 mm，规定火车通过这里的速度是72 km/h，内外轨的高度差该是多大时才能使铁轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如 果火车的速度大于或小于72 km/h，会分别发生什么现象？说 明理由。 [思路点拨]　解此题的关键有两点： (1)正确分析铁路转弯处内、外轨的结构及火车轮缘结构。 (2)确定火车转弯时的圆平面及向心力的来源。;　　(1)如果车速v72 km/h(20 m/s)，F将小于需要的向心力，所差的向心力仍需由外轨对轮缘的弹力来弥补，这样会出现外侧车轮向外挤压外轨的现象。 　　(2)如果车速