第2章 第3節(jié)　離心現(xiàn)象及其應用

1、.第三節(jié)離心現(xiàn)象及其應用學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道什么是離心現(xiàn)象.2.理解物體做離心運動的條件重點3.會用所學知識解決消費、生活中的離心運動問題重點、難點4.知道離心運動在實際中的應用、危害與防止. 離 心 現(xiàn) 象 及 應 用1離心現(xiàn)象的概念做圓周運動的物體，在所受合力突然消失或缺乏以提供圓周運動所需要的向心力的情況下，就會做逐漸遠離圓心的運動，這種現(xiàn)象稱為離心現(xiàn)象2離心現(xiàn)象的條件做圓周運動的物體所受外力提供的向心力小于它做圓周運動所需要的向心力或向心力突然消失，物體做離心運動3離心現(xiàn)象的應用利用離心現(xiàn)象工作的機械叫做離心機械離心枯燥器、洗衣機脫水筒都是這樣的機械4離心枯燥器的原理將

2、濕物體放在離心枯燥器的金屬網(wǎng)籠里，當網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得較快時，水滴的附著力缺乏以提供所需的向心力，水滴就做離心運動，穿過網(wǎng)孔，飛離物體，因此使物體甩去多余的水分5離心別離器使試管內(nèi)的渾濁液體隨試管快速轉(zhuǎn)動，其內(nèi)所含的不溶于液體的固體微粒快速沉淀下來，如圖2­3­1所示圖2­3­11做離心運動的物體一定受到離心力的作用×2離心運動的軌跡可能是直線也可能是曲線3離心運動是物體慣性的表達圖2­3­2有一種叫做“魔盤的娛樂設施，如圖2­3­2所示“魔盤轉(zhuǎn)動很慢時，盤上的人都可以隨盤一起轉(zhuǎn)動而不至于被甩開，當盤的轉(zhuǎn)速逐漸增大

3、時，盤上的人便逐漸向邊緣滑去，離轉(zhuǎn)動中心越遠的人，這種滑動的趨勢越明顯，試分析發(fā)生這種現(xiàn)象的原因【提示】人隨盤一起轉(zhuǎn)動，人所受的靜摩擦力提供其向心力即fmr2，半徑越大，所需的向心力越大，人所受的靜摩擦力亦越大，當所需的向心力超過人受的最大靜摩擦力時，人會做離心運動，間隔 轉(zhuǎn)動中心越遠的人，越易滑動如圖2­3­3所示，鏈球比賽中，高速旋轉(zhuǎn)的鏈球被放手后會飛出汽車高速轉(zhuǎn)彎時，假設摩擦力缺乏，汽車會滑出路面請考慮：圖2­3­3討論1：鏈球飛出、汽車滑出是因為受到了離心力嗎？【提示】不是是因為向心力缺乏或消失討論2：物體做離心運動的條件是什么？ 【提示】物體受

4、的合外力消失或小于圓周運動需要的向心力1離心運動的本質(zhì)：離心運動是物體逐漸遠離圓心的一種物理現(xiàn)象，它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運動的物體，總是有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因為受到指向圓心的力2離心運動的受力特點物體做離心運動并非受到“離心力的作用，而是外力缺乏以提供向心力的結(jié)果，“離心力不存在3合外力與向心力的關系如圖2­3­4圖2­3­4 1假設F合mr2或F合，物體做勻速圓周運動，即“提供滿足“需要2假設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假設F合<mr2或F

5、合<，那么外力缺乏以將物體拉回到原軌道上，而做離心運動，即“需要大于“提供或“提供缺乏4假設F合0，那么物體沿切線方向做直線運動1如圖2­3­5所示，光滑的程度面上，小球在拉力F作用下做勻速圓周運動，假設小球到達P點時F突然發(fā)生變化，以下關于小球運動的說法正確的選項是圖2­3­5AF突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動BF突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動CF突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動DF突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc逐漸靠近圓心【解析】F突然消失時，小球?qū)⒀卦摃r刻線速度方向，即沿軌跡Pa做離心運動，選項A正確；F突然變小時，小球?qū)剀壽E

6、Pb做離心運動，選項B、D均錯誤；F突然變大時，小球?qū)⒀剀壽EPc做近心運動，選項C錯誤【答案】A2如圖2­3­6，置于圓形程度轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速到達某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開場做平拋運動現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R0.5 m，離程度地面的高度H0.8 m，物塊平拋落地過程程度位移的大小s0.4 m設物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.求：圖2­3­61物塊做平拋運動的初速度大小v0.2物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù).【解析】1物塊做平拋運動，豎直方向有Hgt2程度方向有sv0t聯(lián)立兩式得v0s1 m/s.2物塊分開轉(zhuǎn)

7、臺時，最大靜摩擦力提供向心力，有mgm聯(lián)立得0.2.【答案】11 m/s20.2離心運動的分析技巧1物體所受的合外力是否滿足物體做圓周運動所需要的向心力，即“提供是否滿足“需求物體做圓周運動所需要的向心力越大，物體就越容易發(fā)生離心現(xiàn)象2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所致的現(xiàn)象，而不是離心力大于向心力的緣故3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“向心運動離 心 運 動 的 危 害 及 防 止1離心運動的危害1由于離心現(xiàn)象，車輛轉(zhuǎn)彎時易出現(xiàn)交通事故，因此在彎道處，都要對車輛進展限速2高速旋轉(zhuǎn)的砂輪或飛輪破裂，會因碎片飛出造成事故，所以對轉(zhuǎn)動的物體要

8、限定轉(zhuǎn)速3飛機攀高或翻飛旋轉(zhuǎn)時，離心運動造成飛行員過荷4汽車在轉(zhuǎn)彎尤其在下雨天時沖出車道而發(fā)惹事故2離心運動的防止1減小物體運動的速度，使物體做圓周運動時所需的向心力減少2增大合外力，使其到達物體做圓周運動時所需的向心力1物體突然受到離心力的作用，將做離心運動×2做勻速圓周運動的物體，當提供向心力的合外力突然變大時將做離心運動×3做勻速圓周運動的物體，當提供向心力的合力突然消失或變小時將做離心運動我們小時候大都喜歡吃棉花糖，而且當時一定非常奇怪：為什么一顆一顆的白砂糖，經(jīng)過機器一轉(zhuǎn)，就變成又松又軟的“棉花不斷向外“飛出呢？如圖2­3­7所示圖2­

9、;3­7【提示】棉花糖機器應用了離心運動的原理如圖2­3­8所示，一群小朋友正在旋轉(zhuǎn)盤上玩耍討論1：在旋轉(zhuǎn)盤上，開場時有的人離轉(zhuǎn)軸近一些，有的人離轉(zhuǎn)軸遠一些當旋轉(zhuǎn)盤加速時，哪些人更容易滑出去，為什么？圖2­3­8【提示】在旋轉(zhuǎn)盤上，人與旋轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動，人與轉(zhuǎn)盤間的靜摩擦力提供向心力，當最大靜摩擦力缺乏以提供向心力時，人便開場滑動近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力當人開場滑動時，有mgmr2，即gr2，故可知r越大越容易滑動，所以離轉(zhuǎn)軸越遠的人越容易滑動討論2：要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該采取哪些措施呢？【提示】1減小物體運動的速度，增加圓周運動的半徑

10、，使物體做圓周運動時所需的向心力減小2增大合外力，使其到達物體做圓周運動時所需的向心力1離心現(xiàn)象的防止1防止方法：減小物體運動的速度，使物體做圓周運動時所需的向心力減小增大合外力，使其到達物體做圓周運動時所需的向心力2常見實例：汽車、火車在彎道要限速，轉(zhuǎn)動砂輪、飛輪要限速2常見的兩種離心運動工程實物圖原理圖現(xiàn)象及結(jié)論洗衣機脫水筒當水滴受到物體的附著力F缺乏以提供向心力時，即F<m2r，水滴做離心運動汽車在程度路面上轉(zhuǎn)彎當最大靜摩擦力缺乏以提供向心力時，即fmax<m，汽車做離心運動3以下哪個現(xiàn)象利用了物體的離心運動A車轉(zhuǎn)彎時要限制速度B轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大C在修筑鐵路時，

11、轉(zhuǎn)彎處軌道的內(nèi)軌要低于外軌D離心水泵工作時【解析】車輛轉(zhuǎn)彎時限速、修筑鐵路時彎道處內(nèi)軌低于外軌都是為了防止因為離心運動而發(fā)生側(cè)翻事故，轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大也是為了防止因離心運動而將砂輪轉(zhuǎn)壞離心水泵工作是運用了水的離心運動規(guī)律，選項D正確【答案】D4汽車在程度地面上轉(zhuǎn)彎，地面對車的摩擦力已到達最大值當汽車的速率增大到原來的二倍時，假設使車在地面轉(zhuǎn)彎時仍不打滑，汽車的轉(zhuǎn)彎半徑應 【導學號：35390030】A增大到原來的二倍B減小到原來的一半C增大到原來的四倍D減小到原來的四分之一【解析】汽車在程度路面上轉(zhuǎn)彎，向心力由靜摩擦力提供設汽車質(zhì)量為m，汽車與路面的動摩擦因數(shù)為，汽車的轉(zhuǎn)彎半徑為r，那么mgm，由此得rv2，速率增大到原來的二倍，故轉(zhuǎn)彎半徑應增大到原來的四倍，C項正確【答案】C5洗衣機的脫水筒在工作時，有一衣物附著在豎直的筒壁上，那么此時A衣物受重力和摩擦力作用B衣物隨筒壁做圓周運動的向心力由摩擦力提供C筒壁的彈力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大D筒壁對衣物的摩擦力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大【解析】對衣物研究：豎直方向受重力和摩擦力的作用且fmg，摩擦力f不變，程度方向受彈力的作用，A、D錯；衣物隨筒