2017_2018學年高中物理第4章勻速圓周運動第4節(jié)離心運動教學案魯科版.docx

第4節(jié) 離心運動1做圓周運動的物體，在受到的合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需要的向心力的情況下，將遠離圓心運動，我們把這種運動稱為離心運動。2物體做離心運動的條件是物體受到的合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需要的向心力。3若做圓周運動的物體向心力突然消失，物體沿切線方向飛出。4離心現(xiàn)象是做圓周運動的物體所受合力減小或合力突然消失時所發(fā)生的現(xiàn)象，而不是離心力大于向心力的緣故。5當提供向心力的合力大于需要的向心力(F合m2r)時，物體將做“近心運動”。 一、 離心運動1定義做圓周運動的物體，在受到合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需要的向心力的情況下，將遠離圓心運動。2條件合外力突然消失或合外力不足以提供向心力。二、離心運動的應用和防止1應用離心分離器、離心干燥器、脫水筒、離心水泵。2危害與防止危害：如過荷太大時，飛行員會暫時失明，甚至昏厥。防止：如車輛轉彎時要限速。1自主思考判一判(1)做離心運動的物體沿半徑方向遠離圓心。()(2)做圓周運動的物體只有突然失去向心力時才做離心運動。()(3)當半徑方向的合外力不足以提供物體做圓周運動所需的向心力時，物體沿圓周與切線之間的曲線做離心運動。()(4)做離心運動的物體一定不受外力作用。()(5)離心運動就是物體在運動中逐漸遠離圓心。()2合作探究議一議(1)雨天，當你旋轉自己的雨傘時，會發(fā)現(xiàn)水滴沿著傘的邊緣切線飛出，你能說出其中的原因嗎？圖441提示：旋轉雨傘時，雨滴也隨著運動起來，但傘面上的雨滴受到的力不足以提供其做圓周運動的向心力，雨滴由于慣性要保持其原來的速度方向而沿切線方向飛出。(2)高速轉動的機械飛輪為什么不能超過允許的最大轉速？提示：飛輪轉速過高，飛輪上各點都在做圓周運動，當它所需要的向心力超過周圍各部分對該點的最大作用力時，會發(fā)生飛輪斷裂的事故。(3)有人說：“物體做離心運動是因為受到了離心力的作用”，這種說法對嗎？提示：這種說法是錯誤的。做離心運動的物體并沒有受到所謂的“離心力”作用，“離心力”是不存在的，因為沒有任何物體提供這種力，找不到施力物體。 對離心運動的理解典例下列關于離心運動的說法中正確的是()A當物體所受的離心力大于向心力時將產生離心運動B做勻速圓周運動的物體，當合外力突然消失時，它將做背離圓心的運動C做勻速圓周運動的物體，當合外力突然消失時，它將沿切線方向飛出做直線運動D做勻速圓周運動的物體，當合外力突然消失時，它將做曲線運動思路點撥根據離心運動的定義和離心運動產生的原因進行分析判斷。解析向心力是根據力的作用效果命名的，物體做勻速圓周運動時所需的向心力是由物體所受的某個力或某幾個力的合力提供的，物體做離心運動，是由于F合F向m2r，選項A錯誤；物體做勻速圓周運動時，若合外力突然消失，物體將沿切線方向飛出做直線運動，故選項C正確，B、D錯誤。答案C離心運動中合外力與向心力的關系(1)若F合mr2或F合，物體做勻速圓周運動，即“提供”滿足“需要”。(2)若F合mr2或F合，物體做半徑變小的近心運動，即“提供過度”，也就是“提供”大于“需要”。(3)若F合mr2或F合，則外力不足以將物體拉回到原軌道上，物體做離心運動，即“需要”大于“提供”或“提供不足”。(4)若F合0，則物體沿切線方向做直線運動。1物體做離心運動時，運動軌跡的形狀()A一定是直線B一定是曲線C可能是一個圓 D可能是直線，也可能是曲線解析：選D若F合0，則物體沿切線飛出而做直線運動；若0F合F向，則物體做曲線運動，故D正確。2(多選)如圖442甲所示，在光滑水平轉臺上放一木塊A，用細繩的一端系住木塊A，另一端穿過轉臺中心的光滑小孔O懸掛另一木塊B。當轉臺以角速度勻速轉動時，A恰能隨轉臺一起做勻速圓周運動，圖乙為其俯視圖，則()圖442A當轉臺的角速度變?yōu)?.5時，木塊A將沿圖乙中的a方向運動B當轉臺的角速度變?yōu)?.5時，木塊A將沿圖乙中的b方向運動C當轉臺的角速度變?yōu)?.5時，木塊A將沿圖乙中的b方向運動D當轉臺的角速度變?yōu)?.5時，木塊A將沿圖乙中的c方向運動解析：選BD木塊A以角速度做勻速圓周運動時的向心力由細繩的拉力提供，大小等于木塊B所受的重力，而木塊B所受重力不變，所以轉臺角速度增大時，木塊A需要的向心力大于B所受的重力，A做離心運動，故B正確；轉臺角速度減小時，木塊A需要的向心力小于木塊B所受的重力，故D正確。離心現(xiàn)象的應用與防止1幾種常見離心運動的對比圖示項目實物圖原理圖現(xiàn)象及結論洗衣機脫水筒當水滴受到物體的附著力F不足以提供向心力，即Fm2r，水滴做離心運動汽車在水平路面上轉彎當最大靜摩擦力不足以提供向心力時，即fmax0且較小時，球做圓周運動所需的向心力由球的重力跟管道內壁對球向上的力FN1的合力提供，即mgFN1m，當FN10時，v ，此時只有重力提供向心力。由此知，速度在0v時，球的向心力由重力跟管道外壁對球的向下的彈力FN2共同提供，綜上所述，選項A、C、D正確。10一輛質量m2 t的轎車，駛過半徑R90 m的一段凸形橋面，g取10 m/s2，求：(1)轎車以10 m/s的速度通過橋面最高點時，對橋面的壓力是多大？(2)在最高點對橋面的壓力等于轎車重力的一半時，車的速度大小是多少？解析：(1)轎車通過凸形橋面最高點時，受力分析如圖所示：由向心力公式得mgFNm 故橋面的支持力大小FNmgmN1.78104 N根據牛頓第三定律，轎車在橋的頂點時對橋面壓力的大小為1.78104 N。(2)對橋面的壓力等于轎車重力的一半時，向心力FmgFN0.5mg，而Fm，所以此時轎車的速度大小v m/s15 m/s答案：(1)1.78104 N(2)15 m/s11(全國丙卷)如圖5所示，在豎直平面內有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點B平滑連接。AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為。一小球在A點正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經A點沿圓弧軌道運動。圖5(1)求小球在B、A兩點的動能之比； (2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到C點。解析：(1)設小球的質量為m，小球在A點的動能為EkA，由機械能守恒定律得EkAmg設小球在B點的動能為EkB，同理有EkBmg由式得5。(2