魯科版必修二 第4章 第4節(jié) 離心運(yùn)動(dòng) 學(xué)案.doc

第4節(jié)離心運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.知道什么是離心運(yùn)動(dòng)和離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的條件。2.了解離心機(jī)械的原理。3.了解離心運(yùn)動(dòng)的危害及防止，并會(huì)分析一些臨界現(xiàn)象。1個(gè)概念離心運(yùn)動(dòng)1個(gè)條件離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的條件一、離心運(yùn)動(dòng)閱讀教材第8182頁(yè)“認(rèn)識(shí)離心運(yùn)動(dòng)”部分，知道離心現(xiàn)象，初步了解產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)的條件。1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在受到的合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力的情況下，將遠(yuǎn)離圓心運(yùn)動(dòng)。2.產(chǎn)生條件：合外力突然消失或者不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力。思維拓展如圖1所示，鏈球比賽中，高速旋轉(zhuǎn)的鏈球被放手后會(huì)飛出。汽車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，若摩擦力不足，汽車會(huì)滑出路面。圖1(1)鏈球飛出、汽車滑出是因?yàn)槭艿搅穗x心力嗎？(2)物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件是什么？答案(1)不是，離心力實(shí)際并不存在。(2)當(dāng)向心力突然消失或合外力不足以提供所需向心力時(shí)，物體做離心運(yùn)動(dòng)。二、離心機(jī)械閱讀教材第8283頁(yè)“離心機(jī)械”部分，了解常用的幾種離心機(jī)械。有離心分離器、離心鑄造、洗衣脫水筒、離心水泵等。三、離心運(yùn)動(dòng)的危害及其防止閱讀教材第83頁(yè)“離心運(yùn)動(dòng)的危害及其防止”部分，通過(guò)實(shí)例分析了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止。1.危害(1)飛機(jī)攀高或翻飛旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心運(yùn)動(dòng)造成飛行員過(guò)荷。(2)汽車在轉(zhuǎn)彎(尤其在下雨天)時(shí)沖出車道而發(fā)生側(cè)翻事故。2.防止(1)減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減小。(2)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。思考判斷(1)做離心運(yùn)動(dòng)的物體一定受到離心力的作用。()(2)離心運(yùn)動(dòng)是沿半徑向外的運(yùn)動(dòng)。()(3)離心運(yùn)動(dòng)是物體慣性的表現(xiàn)。()答案(1)(2)(3)對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解要點(diǎn)歸納離心運(yùn)動(dòng)中合外力與向心力的關(guān)系(1)若f合mr2或f合m，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即“提供”滿足“需要”。圖2(2)若f合mr2或f合m，物體做半徑變小的近心運(yùn)動(dòng)，即“提供過(guò)度”，也就是“提供”大于“需要”。(3)若f合mr2或f合fmax，所以汽車做離心運(yùn)動(dòng)，即這輛汽車會(huì)發(fā)生側(cè)滑。答案會(huì)發(fā)生側(cè)滑能力提升9.雨天在野外騎車時(shí)，自行車的后輪胎上常會(huì)黏附一些泥巴，行駛時(shí)感覺(jué)很“沉重”。如果將自行車后輪撐起，使后輪離開(kāi)地面而懸空，然后用手勻速搖腳踏板，使后輪飛速轉(zhuǎn)動(dòng)，泥巴就會(huì)被甩下來(lái)。如圖3所示，圖中a、b、c、d為后輪輪胎邊緣上的四個(gè)特殊位置，則()圖3a.泥巴在圖中的a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度b.泥巴在圖中的b、d位置時(shí)最容易被甩下來(lái)c.泥巴在圖中的c位置時(shí)最容易被甩下來(lái)d.泥巴在圖中的a位置時(shí)最容易被甩下來(lái)解析當(dāng)后輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由ar2知a、b、c、d四個(gè)位置的向心加速度大小相等，a錯(cuò)誤；在角速度相同的情況下，泥巴在a點(diǎn)有famgm2r，在b、d兩點(diǎn)有fbfdm2r，在c點(diǎn)有fcmgm2r。所以泥巴不脫離輪胎在c位置所需要的相互作用力最大，泥巴最容易被甩下來(lái)，故b、d錯(cuò)誤，c正確。答案c10.質(zhì)量為m的小球用線通過(guò)光滑的水平板上的小孔與質(zhì)量為m的物體相連，并且正在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。如果減小物體的質(zhì)量m，則小球的軌道半徑r、角速度、線速度v的大小變化情況是()圖4a.r不變，v減小，減小 b.r增大，減小，v減小c.r增大，v不變，增大 d.r減小，不變，v減小解析若減小物體的質(zhì)量m，則線對(duì)小球的拉力減小，小球做離心運(yùn)動(dòng)，r增大，物體上升，重力勢(shì)能增大，小球的動(dòng)能減小，線速度v減小，由知減小，b正確。答案b11.如圖5所示，有一水平旋轉(zhuǎn)的圓盤，上面放一勁度系數(shù)為k的彈簧，彈簧的一端固定在軸o上，另一端掛一質(zhì)量為m的物體a，物體與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(視最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)，開(kāi)始時(shí)彈簧未發(fā)生形變，長(zhǎng)度為r，求：圖5(1)當(dāng)圓盤的角速度為多少時(shí)，物體a開(kāi)始滑動(dòng)？(2)當(dāng)圓盤的角速度為2時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為多少？解析當(dāng)圓盤的角速度較小時(shí)，則靜摩擦力完全可以提供向心力，當(dāng)圓盤角速度較大時(shí)，彈力與摩擦力的合力提供向心力。(1)當(dāng)物體a開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)，由最大靜摩擦力提供向心力，則有mgmr2，故 ，即當(dāng)圓盤的角速度 再增加時(shí)，物體a開(kāi)始滑動(dòng)。(2)當(dāng)圓盤的角速度為2時(shí)，有mgkxm(2)2rrrx由得x。答案(1) (2)12.如圖6所示，一根長(zhǎng)0.1 m的細(xì)線，一端系著一個(gè)質(zhì)量是0.18 kg的小球，拉住線的另一端，使球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球的角速度增加到原角速度3倍時(shí)，細(xì)線斷裂，這時(shí)測(cè)得線的拉力比原來(lái)大40 n。求：圖6(1)線斷裂的瞬間，線的拉力大??；(2)這時(shí)小球運(yùn)動(dòng)的線速度大小；(3)如果桌面高出地面0.8 m，線斷后小球飛出去落地點(diǎn)離桌面的水平距離。解析(1)小球在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受三個(gè)力作用：重力mg、桌面彈力n和線的拉力t。重力mg和彈力n平衡。線的拉力等于向心力，ftm2r，設(shè)原來(lái)的角速度為0，線上的拉力是t0，加快后的角速度為，線斷時(shí)的拉力是t。則tt0291。又tt040 n，所以t05 n，線斷時(shí)t45 n。