2024年新教材高中物理第二章圓周運(yùn)動(dòng)第四節(jié)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)案粵教版必修2

PAGE5-第四節(jié)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)STSE情境導(dǎo)學(xué)1.通過生活現(xiàn)象了解離心運(yùn)動(dòng)實(shí)例.2.知道物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件.（重點(diǎn)）3.通過實(shí)例分析了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止eq\a\vs4\al(賽車滑離賽道,做離心運(yùn)動(dòng))eq\a\vs4\al(鏈球沿切線飛,出做離心運(yùn)動(dòng))學(xué)問點(diǎn)一離心現(xiàn)象離心現(xiàn)象：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受向心力突然消逝或合力不足以供應(yīng)維持圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的狀況下，會(huì)做漸漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).學(xué)問點(diǎn)二離心現(xiàn)象的應(yīng)用1.利用離心現(xiàn)象工作的機(jī)械叫作離心機(jī)械，如洗衣機(jī)的脫水筒和離心分別器.2.車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)要限速是防止發(fā)生離心現(xiàn)象.3.工廠里，在砂輪的外側(cè)加一個(gè)防護(hù)罩是防止離心現(xiàn)象發(fā)生時(shí)產(chǎn)生危害.小試身手1.下列現(xiàn)象中，與離心運(yùn)動(dòng)無關(guān)的是（）A.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過大，乘客感覺往外甩B.洗衣機(jī)脫水筒旋轉(zhuǎn)，將衣服上的水甩掉C.汽車急剎車時(shí)，乘客身體向前傾D.運(yùn)動(dòng)員投擲鏈球時(shí)，在高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候釋放鏈球解析：選項(xiàng)A、B是由于合外力不足以供應(yīng)向心力，做離心運(yùn)動(dòng)，A、B正確；選項(xiàng)C是由于慣性，當(dāng)汽車急剎車時(shí)，乘客的身體由于慣性將向前傾，C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D是由于合外力消逝而做離心運(yùn)動(dòng)，D正確.答案：C2.下列現(xiàn)象中，不是利用離心現(xiàn)象的是（）A.用洗衣機(jī)脫水B.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要減速C.用離心沉淀器分別物質(zhì)D.轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，可以去除雨傘上的一些水解析：洗衣機(jī)脫水，是利用了離心現(xiàn)象，故A正確；汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要減速，是防止離心現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；用離心沉淀器分別物質(zhì)，是利用了離心現(xiàn)象，故C正確；轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，可以去除雨傘上的一些水，是利用了離心現(xiàn)象.故D正確.故選B.答案：B學(xué)習(xí)小結(jié)1.離心現(xiàn)象的定義.2.離心現(xiàn)象的應(yīng)用.3.離心現(xiàn)象的防止探究一離心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析1.離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)：離心運(yùn)動(dòng)是物體漸漸遠(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勢，之所以沒有飛出去，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，供應(yīng)向心力的外力突然消逝或者外力不能供應(yīng)足夠大的向心力.3.離心運(yùn)動(dòng)、近心運(yùn)動(dòng)的推斷：物體做圓周運(yùn)動(dòng)是離心運(yùn)動(dòng)還是近心運(yùn)動(dòng)，由實(shí)際供應(yīng)的向心力Fn與所需向心力eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m\f(v2,r)或mrω2))的大小關(guān)系確定.（1）若Fn＝mrω2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或m\f(v2,r)))，即“供應(yīng)”滿意“須要”，物體做圓周運(yùn)動(dòng).（2）若Fn>mrω2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或m\f(v2,r)))，即“供應(yīng)”大于“須要”，物體做半徑變小的近心運(yùn)動(dòng).（3）若Fn<mrω2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或m\f(v2,r)))，即“供應(yīng)”不足，物體做離心運(yùn)動(dòng).（4）若Fn＝0，物體做離心運(yùn)動(dòng)，沿切線方向飛出.【典例1】如圖所示，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).若小球到達(dá)P點(diǎn)時(shí)F突然發(fā)生改變，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說法正確的是（）A.F突然消逝，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)B.F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)C.F突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)D.F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc漸漸靠近圓心解析：F突然消逝時(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做近心運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.答案：A1.關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（）A.物體突然受到離心力的作用，將做離心運(yùn)動(dòng)B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在外界供應(yīng)的向心力突然變大時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，只要向心力的數(shù)值發(fā)生改變，就將做離心運(yùn)動(dòng)D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)外界供應(yīng)的向心力突然消逝或變小時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)解析：當(dāng)物體受到的合力的大小不足以供應(yīng)物體所須要的向心力的大小時(shí)，才做離心運(yùn)動(dòng)，離心力是不存在的，A錯(cuò).向心力突然變大時(shí)，物體將做向心運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò).合力大于須要的向心力時(shí)，物體要做向心運(yùn)動(dòng)，合力小于所須要的向心力時(shí)，物體才做離心運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò).當(dāng)物體受到的合力的大小不足以供應(yīng)物體所需的向心力的大小時(shí)，物體就要遠(yuǎn)離圓心，做離心運(yùn)動(dòng)，D對(duì).答案：D2.物體m用細(xì)繩通過光滑的水平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)，如圖所示，假如緩慢減小M的質(zhì)量，則物體的軌道半徑r、角速度ω改變狀況是（）A.r不變，ω變小B.r增大，ω減小C.r減小，ω增大D.r減小，ω不變解析：細(xì)繩拉力供應(yīng)物體m做圓周運(yùn)動(dòng)須要的向心力，當(dāng)緩慢減小M時(shí)，對(duì)m的拉力減小，拉力不足以供應(yīng)向心力，物體m做離心運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑r增大，由牛頓其次定律得Mg＝T＝mω2r，因?yàn)榧?xì)繩拉力T減小，半徑r增大，因此ω減小，選項(xiàng)B正確.答案：B探究二離心現(xiàn)象的應(yīng)用與防止1.應(yīng)用.離心干燥器、洗衣機(jī)的脫水筒、離心分別器等.例如：洗衣機(jī)脫水筒在甩干衣物時(shí)，正是利用了水滴的離心運(yùn)動(dòng).脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力F足以供應(yīng)所需的向心力，使水滴做圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力F不足以供應(yīng)所需的向心力，于是水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過筒上的小孔，飛到孔外.2.防止.轉(zhuǎn)彎限速、砂輪加防護(hù)罩等.例如：汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要防止離心運(yùn)動(dòng)的發(fā)生.在水平馬路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力由車輪與路面間的靜摩擦力供應(yīng).假如轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過大，所需向心力F向大于最大靜摩擦力fmax時(shí)，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)，簡單造成交通事故.因此，在馬路彎道處車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度.3.常見的幾種離心運(yùn)動(dòng).離心運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)圖原理圖現(xiàn)象及結(jié)論洗衣機(jī)脫水筒當(dāng)水滴跟衣物的附著力F不足以供應(yīng)向心力，即F<mω2r時(shí)，水滴做離心運(yùn)動(dòng)而離開衣物汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎當(dāng)最大靜摩擦力不足以供應(yīng)向心力，即fmax<meq\f(v2,r)時(shí)，汽車做離心運(yùn)動(dòng)用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀甩回玻璃泡中當(dāng)離心機(jī)快速旋轉(zhuǎn)，縮口處對(duì)水銀柱的阻力不足以供應(yīng)向心力時(shí)，水銀柱做離心運(yùn)動(dòng)進(jìn)入玻璃泡內(nèi)【典例2】下列哪個(gè)現(xiàn)象是利用了物體產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)（）A.離心水泵工作時(shí)B.車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度C.馬路彎道的轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計(jì)得很大D.轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大解析：離心水泵工作就是應(yīng)用了水的離心運(yùn)動(dòng)，故A正確；因?yàn)镕向＝meq\f(v2,r)，所以速度越快，所需的向心力就越大，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度，來減小汽車所需的向心力，防止離心運(yùn)動(dòng)，同時(shí)增大轉(zhuǎn)彎半徑也可以防止離心運(yùn)動(dòng)，故B、C錯(cuò)誤；因?yàn)镕向＝meq\f(v2,r)，所以轉(zhuǎn)速很高的砂輪所需的向心力就大，轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑做得太大，就會(huì)出現(xiàn)砂輪承受不了巨大的力而斷裂，出現(xiàn)離心運(yùn)動(dòng)，所以砂輪要做得小一些，故D錯(cuò)誤.答案：A3.下列事例利用了離心現(xiàn)象的是（）A.自行車賽道傾斜B.汽車減速轉(zhuǎn)彎C.汽車上坡前加速D.利用旋轉(zhuǎn)拖把脫水解析：自行車賽道傾斜，就是應(yīng)用了支持力與重力的合力供應(yīng)向心力，防止產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；因?yàn)镕向心＝meq\f(v2,r)，所以速度越快，所需的向心力就越大，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度，來減小汽車所需的向心力，防止離心運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；汽車上坡前加速，與離心運(yùn)動(dòng)無關(guān)，故C錯(cuò)誤；利用旋轉(zhuǎn)拖把脫水，就是利用了離心運(yùn)動(dòng)，故D正確.答案：D4.在日常生活中有很多地方須要留意離心現(xiàn)象造成的危害，下列措施不是用于預(yù)防離心現(xiàn)象危害的是（）A.在平直的校內(nèi)路面上設(shè)置減速帶B.在砂輪的外側(cè)加防護(hù)罩C.在鐵餅的投擲區(qū)域修建鋼絲網(wǎng)D.在道路的拐彎處直立限速標(biāo)示牌解析：在平直的校內(nèi)路面上設(shè)置減