高一物理研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用

1、2.4研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用我們小時(shí)候大都喜歡吃棉花糖，而且當(dāng)時(shí)一定非常奇怪為什么一顆一顆的白砂糖，經(jīng)過機(jī)器一轉(zhuǎn)，就變成又松又軟的“棉花”不斷向外“飛出”? 一、認(rèn)識(shí)離心運(yùn)動(dòng) 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所提供的向心力突然消失，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)。這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。1. 離心運(yùn)動(dòng)：離心運(yùn)動(dòng)：思考思考：物體做離心運(yùn)動(dòng)，需要滿足什么條件呢？ 提供的向心力突然消失或小于所需要的向心力，即：F供=0 或 F供F需。2. 物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件：物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件：3. 離心現(xiàn)象的本質(zhì)離心現(xiàn)象的本質(zhì) 物體慣性的表現(xiàn) 當(dāng)所提供的向心力突然消失或

2、小于圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力時(shí)，物體就做遠(yuǎn)離圓心的離心運(yùn)動(dòng)，那么當(dāng)所提供的向心力大于所需要的向心力時(shí)，物體會(huì)做什么樣的運(yùn)動(dòng)呢？拓展拓展：思考與討論 當(dāng)F供=F需時(shí)， 物體沿圓周做圓周運(yùn)動(dòng)小結(jié)小結(jié)： 當(dāng)F供= 0時(shí)，物體沿切線方向做直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)F供 F需時(shí)，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的曲線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)F供 F需時(shí)，物體做逐漸靠近圓心的曲線運(yùn)動(dòng)二、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1、洗衣機(jī)的脫水筒、洗衣機(jī)的脫水筒 當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水跟衣物的附著時(shí)，水跟衣物的附著力，足以提供水做圓力，足以提供水做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，水隨衣物做圓周運(yùn)動(dòng)。水隨衣物做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較快當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得

3、比較快時(shí)，附著力時(shí)，附著力 不足以提不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力心力 ，于是水做離心，于是水做離心運(yùn)動(dòng)，穿過網(wǎng)孔，飛運(yùn)動(dòng)，穿過網(wǎng)孔，飛到脫水筒之外。到脫水筒之外。 2、離心沉淀器、離心沉淀器用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi) 當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得比較慢當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，縮口的阻力時(shí)，縮口的阻力 F F 足以足以提供所需的向心力，縮提供所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周口上方的水銀柱做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得相運(yùn)動(dòng)。當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得相當(dāng)快時(shí)，阻力當(dāng)快時(shí)，阻力 F F 不足以不足以提供所需的向心力，水提供所需的向心力，水銀柱做離心運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入銀柱做離

4、心運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入玻璃泡內(nèi)。玻璃泡內(nèi)。3、離心水泵、離心水泵4、 制作制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理： 內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入水筒相似，里面加入內(nèi)白砂糖，加熱使糖內(nèi)白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。筒高速熔化成糖汁。筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度較成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。問題一問題一:要使原來做圓周運(yùn)動(dòng)的物體做離心運(yùn)要使原來做圓周運(yùn)動(dòng)的物體做離心運(yùn)動(dòng)，該怎么辦？動(dòng)，該怎么辦？

5、A、提高轉(zhuǎn)速，使物體所需向心力增大到大于所提、提高轉(zhuǎn)速，使物體所需向心力增大到大于所提供的向心力。供的向心力。B、減小提供的向心力或使其消失、減小提供的向心力或使其消失三、離心運(yùn)動(dòng)的危害及其防止：1、在水平公路上行駛的汽在水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)車轉(zhuǎn)彎時(shí)f max mr2f max汽車在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過大，所需向心力大于最大靜摩擦力，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度。2 2、高速旋轉(zhuǎn)的飛輪、砂輪的限速高速旋轉(zhuǎn)的飛輪、砂輪的限速原因原因：轉(zhuǎn)動(dòng)的砂高速輪和飛輪等，都不得超過允許

6、的最大轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速過高，砂輪和飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需的向心力時(shí)，離心運(yùn)動(dòng)會(huì)使它們破裂，甚至釀成事故。問題二問題二：要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該怎么辦？：要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該怎么辦？A、減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)、減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減小到等于提供的向心力時(shí)所需的向心力減小到等于提供的向心力B、增大提供的向心力，使其達(dá)到物體做圓周、增大提供的向心力，使其達(dá)到物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力知識(shí)拓展知識(shí)拓展 在日常生活中，有不少人用“離心力”來解釋離心現(xiàn)象其實(shí)，“離心力”這個(gè)概念不夠嚴(yán)密物體發(fā)生離心現(xiàn)象并不是因?yàn)橛惺裁础半x心力”

7、作用在物體上，而是因?yàn)樘峁┑南蛐牧οЩ蛐∮谒枰南蛐牧_(dá)標(biāo)檢測(cè)：達(dá)標(biāo)檢測(cè)：A、一定是直線。、一定是直線。B、一定是曲線。、一定是曲線。C、可能是直線，也可能是曲線、可能是直線，也可能是曲線。D、可能是圓。、可能是圓。 1. 關(guān)于做離心運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，正確關(guān)于做離心運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，正確的是的是 ( )CA 、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周半徑方向離開圓心失時(shí)，將沿圓周半徑方向離開圓心B、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周切線方向離開圓心失時(shí)，將沿圓周切線

8、方向離開圓心C、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它自己會(huì)產(chǎn)生一個(gè)、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它自己會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向心力，維持其做圓周運(yùn)動(dòng)向心力，維持其做圓周運(yùn)動(dòng)D、做離心運(yùn)動(dòng)的物體，是因?yàn)槭艿诫x心力作用、做離心運(yùn)動(dòng)的物體，是因?yàn)槭艿诫x心力作用的緣故的緣故2. 下列說法正確的是下列說法正確的是 ( )B3. 為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)“打滑打滑”的現(xiàn)象，可以：的現(xiàn)象，可以：( ) a 、增大汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度、增大汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度 b、減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度、減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度 c、增大汽車與路面間的摩擦、增大汽車與路面間的摩擦 d、減小汽車與路面間的摩擦、減小汽車與路面間

9、的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、c4. 下列說法中錯(cuò)誤的有：下列說法中錯(cuò)誤的有： ( )A、提高洗衣機(jī)脫水筒的轉(zhuǎn)速，可以使衣服甩得更干、提高洗衣機(jī)脫水筒的轉(zhuǎn)速，可以使衣服甩得更干B、轉(zhuǎn)動(dòng)帶有雨水的雨傘，水滴將沿圓周半徑方向離開圓心、轉(zhuǎn)動(dòng)帶有雨水的雨傘，水滴將沿圓周半徑方向離開圓心C、為了防止發(fā)生事故，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等不能超過、為了防止發(fā)生事故，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等不能超過允許的最大轉(zhuǎn)速允許的最大轉(zhuǎn)速D、離心水泵利用了離心運(yùn)動(dòng)的原理、離心水泵利用了離心運(yùn)動(dòng)的原理DB5. 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，

10、則物體的軌道半徑r，角速度線速度v的大小變化情況是 ( ) B A、r不變，不變，v變小，變小，變小變小 B、r增大，增大，減小，減小，v不變不變 C、r減小，減小，v不變，不變，增大增大 D、r減小，減小，不變，不變，v變小變小 6. 如果汽車的質(zhì)量為m，水平彎道是一個(gè)半徑50m的圓弧，汽車與地面間的最大靜摩擦力為車重的0.2倍，欲使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)不打滑，汽車在彎道處行駛的最大速度是多少？（ g取10 m/s2 ）解析：解析：水平彎道汽車轉(zhuǎn)彎的向心力由路面對(duì)車輪的靜摩擦力提供，要不打滑，則汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力必須小于等于最大靜摩擦力。當(dāng)最大靜摩擦力提供汽車圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力時(shí)，汽車的速度是其轉(zhuǎn)彎時(shí)不打滑的最大速度，設(shè)為V Vmm，有：代入數(shù)據(jù)解得：課堂小結(jié)課堂小結(jié)一一. 離心現(xiàn)象離心現(xiàn)象1. 離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng) ：2. 物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件：3. 離心現(xiàn)象的本質(zhì)離心現(xiàn)象的本質(zhì)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所提供的向心力突然消失或者小于圓周運(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)。F供=0 或 F供F需4. 離心運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)離心運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) ：（1）做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)合外力消失時(shí)，它就以這一時(shí)刻的線速度沿切線方向飛去；當(dāng)有提供的向心力但小于需要的向心力時(shí)，物體就沿切線與圓周之間的一條曲線逐漸遠(yuǎn)離圓心。它不是沿半徑方向飛出。（2）做離心運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)不存在所謂的“離心力