第4章 第4節(jié)　離心運(yùn)動(dòng)

1、.第4節(jié)離心運(yùn)動(dòng)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析生活、消費(fèi)中的離心現(xiàn)象重點(diǎn)、難點(diǎn)2通過(guò)生活現(xiàn)象理解離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)例3通過(guò)實(shí)例分析理解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止難點(diǎn)離 心 運(yùn) 動(dòng) 與 離 心 機(jī) 械1定義做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失或所受合外力缺乏以提供做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，物體就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為離心運(yùn)動(dòng)2發(fā)生條件合外力突然為零或者缺乏以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力3離心機(jī)械1離心別離器；2離心鑄造；3洗衣機(jī)脫水筒；4離心水泵1物體做離心運(yùn)動(dòng)后，速度一定增大×2物體做離心運(yùn)動(dòng)后，一定做直線運(yùn)動(dòng)×3物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)F向&l

2、t;.如圖4­4­1所示，雨天，當(dāng)你旋轉(zhuǎn)自己的雨傘，將會(huì)發(fā)現(xiàn)水滴沿著傘的邊緣切線飛出，你能說(shuō)出其中的原因嗎？圖4­4­1【提示】傘面上的雨滴由于受到的力缺乏以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由于慣性要保持其原來(lái)的速度方向而沿切線方向飛出如圖4­4­2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(chē)高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，假設(shè)摩擦力缺乏，汽車(chē)會(huì)滑出路面請(qǐng)考慮：圖4­4­2討論1：鏈球飛出、汽車(chē)滑出是因?yàn)槭艿搅穗x心力嗎？【提示】不是是因?yàn)橄蛐牧θ狈蛳в懻?：物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件是什么？ 【提示】物體受的合外力消失或小于圓周運(yùn)動(dòng)需要

3、的向心力1離心運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)：離心運(yùn)動(dòng)是物體逐漸遠(yuǎn)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(yùn)動(dòng)的物體，總是有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒(méi)有飛出去，是因?yàn)槭艿街赶驁A心的力2離心運(yùn)動(dòng)的條件：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足夠大的向心力3離心運(yùn)動(dòng)、近心運(yùn)動(dòng)的判斷：物體做離心運(yùn)動(dòng)還是近心運(yùn)動(dòng)，由實(shí)際提供的向心力F與所需向心力m或mr2的大小關(guān)系決定如圖4­4­3所示圖4­4­31假設(shè)Fmr2或m即“提供滿足“需要，物體做圓周運(yùn)動(dòng)2假設(shè)Fmr2或m，即“提供大于“需要，物體做半徑變小的近心運(yùn)動(dòng)3假設(shè)Fmr2或m，即“提供

4、缺乏，物體做離心運(yùn)動(dòng)4假設(shè)F0，物體做離心運(yùn)動(dòng)，并沿切線方向飛出1如圖4­4­4所示，光滑的程度面上，小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)F突然發(fā)生變化，以下關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是圖4­4­4AF突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)BF突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)CF突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)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(shí)，小球?qū)⒀卦摃r(shí)刻線速度方向，即沿軌跡Pa做離心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；F突然變小時(shí)，小球?qū)?huì)沿軌跡Pb做離心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B、D均錯(cuò)誤；F突然變大時(shí)，小球?qū)⒀剀壽EPc做近心

5、運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤【答案】A2物體m用細(xì)繩通過(guò)光滑的程度板上的小孔與裝有細(xì)沙的漏斗M相連，并且正在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖4­4­5所示，假如緩慢減小M的質(zhì)量，那么物體的軌道半徑r、角速度變化情況是 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：45732130】圖4­4­5Ar不變，變小Br增大，減小Cr減小，增大 Dr減小，不變【解析】細(xì)繩拉力提供物體m做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，當(dāng)緩慢減小M時(shí)，對(duì)m的拉力減小，拉力缺乏以提供向心力，物體m做離心運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑r增大，由牛頓第二定律得MgTm2r，因?yàn)榧?xì)繩拉力T減小，半徑r增大，因此減小，選項(xiàng)B正確【答案】B3如圖4­4­6所

6、示，置于圓形程度轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速到達(dá)某一數(shù)值時(shí)，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開(kāi)場(chǎng)做平拋運(yùn)動(dòng)現(xiàn)測(cè)得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑R0.5 m，離程度地面的高度H0.8 m，物塊平拋落地過(guò)程程度位移的大小s0.4 m設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.求：圖4­4­61物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0.2物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù).【解析】1物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，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(kāi)轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，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(yùn)動(dòng)的分析技巧1物體所受的合外力是否滿足物體做

7、圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，即“提供是否滿足“需求物體做圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dāng)提供向心力的合力大于需要的向心力F合>m2r時(shí)，物體將做“近心運(yùn)動(dòng)離 心 運(yùn) 動(dòng) 的 危 害 及 防 止1離心運(yùn)動(dòng)的危害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(chē)在轉(zhuǎn)彎尤其在下雨天時(shí)沖出車(chē)道而發(fā)惹事故2離心運(yùn)動(dòng)的防止1減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減少2增大合外力，使其到達(dá)物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力1物體突然受到離心力的作用，將做離心運(yùn)動(dòng)×2做勻速

8、圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)提供向心力的合外力突然變大時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)×3做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)提供向心力的合力突然消失或變小時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)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(guò)機(jī)器一轉(zhuǎn)，就變成又松又軟的“棉花不斷向外“飛出呢？如圖4­4­7所示圖4­4­7【提示】棉花糖機(jī)器應(yīng)用了離心運(yùn)動(dòng)的原理如圖4­4­8所示，一群小朋友正在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上玩耍討論1：在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上，開(kāi)場(chǎng)時(shí)有的人離轉(zhuǎn)軸近一些，有的人離轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)一些當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤(pán)加速時(shí)，哪些人更容易滑出去，為什么？圖4­4­8【提示】在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上

9、，人與旋轉(zhuǎn)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，人與轉(zhuǎn)盤(pán)間的靜摩擦力提供向心力，當(dāng)最大靜摩擦力缺乏以提供向心力時(shí)，人便開(kāi)場(chǎng)滑動(dòng)近似認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力當(dāng)人開(kāi)場(chǎng)滑動(dòng)時(shí)，有mgmr2，即gr2，故可知r越大越容易滑動(dòng)，所以離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的人越容易滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)的速度，增加圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，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，使其到達(dá)物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)的速度，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減小增大合外力，使其到達(dá)物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力2常見(jiàn)實(shí)例：汽車(chē)、火車(chē)在彎道要限速，轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪、飛輪要限速2常見(jiàn)

10、的兩種離心運(yùn)動(dòng)工程實(shí)物圖原理圖現(xiàn)象及結(jié)論洗衣機(jī)脫水筒當(dāng)水滴受到物體的附著力F缺乏以提供向心力時(shí)，即F<m2r，水滴做離心運(yùn)動(dòng)汽車(chē)在程度路面上轉(zhuǎn)彎當(dāng)最大靜摩擦力缺乏以提供向心力時(shí)，即fmax<m，汽車(chē)做離心運(yùn)動(dòng)4以下哪個(gè)現(xiàn)象利用了物體的離心運(yùn)動(dòng)A車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)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(shí)，轉(zhuǎn)彎處軌道的內(nèi)軌要低于外軌D離心水泵工作時(shí)【解析】車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)限速、修筑鐵路時(shí)彎道處內(nèi)軌低于外軌都是為了防止因?yàn)殡x心運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)而將砂輪轉(zhuǎn)壞離心水泵工作是運(yùn)用了水的離心運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選項(xiàng)D正確【答案】D5汽車(chē)在程度地面上轉(zhuǎn)彎

11、，地面對(duì)車(chē)的摩擦力已到達(dá)最大值當(dāng)汽車(chē)的速率增大到原來(lái)的二倍時(shí)，假設(shè)使車(chē)在地面轉(zhuǎn)彎時(shí)仍不打滑，汽車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：45732131】A增大到原來(lái)的二倍B減小到原來(lái)的一半C增大到原來(lái)的四倍D減小到原來(lái)的四分之一【解析】汽車(chē)在程度路面上轉(zhuǎn)彎，向心力由靜摩擦力提供設(shè)汽車(chē)質(zhì)量為m，汽車(chē)與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，汽車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑為r，那么mgm，由此得rv2，速率增大到原來(lái)的二倍，故轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)增大到原來(lái)的四倍，C項(xiàng)正確【答案】C6洗衣機(jī)的脫水筒在工作時(shí)，有一衣物附著在豎直的筒壁上，那么此時(shí)A衣物受重力和摩擦力作用B衣物隨筒壁做圓周運(yùn)動(dòng)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(duì)衣物的摩擦力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大【解析】對(duì)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(cuò)；衣物隨筒壁做圓周運(yùn)動(dòng)的