2017_2018學(xué)年高中物理第4章勻速圓周運(yùn)動(dòng)第4節(jié)離心運(yùn)動(dòng)教學(xué)案魯科版.docx

第4節(jié) 離心運(yùn)動(dòng)1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)，我們把這種運(yùn)動(dòng)稱為離心運(yùn)動(dòng)。2物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件是物體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。3若做圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心力突然消失，物體沿切線方向飛出。4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時(shí)所發(fā)生的現(xiàn)象，而不是離心力大于向心力的緣故。5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)”。 一、 離心運(yùn)動(dòng)1定義做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在受到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條件合外力突然消失或合外力不足以提供向心力。二、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止1應(yīng)用離心分離器、離心干燥器、脫水筒、離心水泵。2危害與防止危害：如過(guò)荷太大時(shí)，飛行員會(huì)暫時(shí)失明，甚至昏厥。防止：如車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)要限速。1自主思考判一判(1)做離心運(yùn)動(dòng)的物體沿半徑方向遠(yuǎn)離圓心。()(2)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體只有突然失去向心力時(shí)才做離心運(yùn)動(dòng)。()(3)當(dāng)半徑方向的合外力不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，物體沿圓周與切線之間的曲線做離心運(yùn)動(dòng)。()(4)做離心運(yùn)動(dòng)的物體一定不受外力作用。()(5)離心運(yùn)動(dòng)就是物體在運(yùn)動(dòng)中逐漸遠(yuǎn)離圓心。()2合作探究議一議(1)雨天，當(dāng)你旋轉(zhuǎn)自己的雨傘時(shí)，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：旋轉(zhuǎn)雨傘時(shí)，雨滴也隨著運(yùn)動(dòng)起來(lái)，但傘面上的雨滴受到的力不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，雨滴由于慣性要保持其原來(lái)的速度方向而沿切線方向飛出。(2)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械飛輪為什么不能超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速？提示：飛輪轉(zhuǎn)速過(guò)高，飛輪上各點(diǎn)都在做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它所需要的向心力超過(guò)周圍各部分對(duì)該點(diǎn)的最大作用力時(shí)，會(huì)發(fā)生飛輪斷裂的事故。(3)有人說(shuō)：“物體做離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿搅穗x心力的作用”，這種說(shuō)法對(duì)嗎？提示：這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。做離心運(yùn)動(dòng)的物體并沒(méi)有受到所謂的“離心力”作用，“離心力”是不存在的，因?yàn)闆](méi)有任何物體提供這種力，找不到施力物體。 對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解典例下列關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是()A當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)將產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)合外力突然消失時(shí)，它將做背離圓心的運(yùn)動(dòng)C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)合外力突然消失時(shí)，它將沿切線方向飛出做直線運(yùn)動(dòng)D做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)合外力突然消失時(shí)，它將做曲線運(yùn)動(dòng)思路點(diǎn)撥根據(jù)離心運(yùn)動(dòng)的定義和離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析判斷。解析向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力是由物體所受的某個(gè)力或某幾個(gè)力的合力提供的，物體做離心運(yùn)動(dòng)，是由于F合F向m2r，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，若合外力突然消失，物體將沿切線方向飛出做直線運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)C正確，B、D錯(cuò)誤。答案C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，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即“提供”滿足“需要”。(2)若F合mr2或F合，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，則外力不足以將物體拉回到原軌道上，物體做離心運(yùn)動(dòng)，即“需要”大于“提供”或“提供不足”。(4)若F合0，則物體沿切線方向做直線運(yùn)動(dòng)。1物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀()A一定是直線B一定是曲線C可能是一個(gè)圓 D可能是直線，也可能是曲線解析：選D若F合0，則物體沿切線飛出而做直線運(yùn)動(dòng)；若0F合F向，則物體做曲線運(yùn)動(dòng)，故D正確。2(多選)如圖442甲所示，在光滑水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一木塊A，用細(xì)繩的一端系住木塊A，另一端穿過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)中心的光滑小孔O懸掛另一木塊B。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A恰能隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圖乙為其俯視圖，則()圖442A當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5時(shí)，木塊A將沿圖乙中的a方向運(yùn)動(dòng)B當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5時(shí)，木塊A將沿圖乙中的b方向運(yùn)動(dòng)C當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5時(shí)，木塊A將沿圖乙中的b方向運(yùn)動(dòng)D當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度變?yōu)?.5時(shí)，木塊A將沿圖乙中的c方向運(yùn)動(dòng)解析：選BD木塊A以角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力由細(xì)繩的拉力提供，大小等于木塊B所受的重力，而木塊B所受重力不變，所以轉(zhuǎn)臺(tái)角速度增大時(shí)，木塊A需要的向心力大于B所受的重力，A做離心運(yùn)動(dòng)，故B正確；轉(zhuǎn)臺(tái)角速度減小時(shí)，木塊A需要的向心力小于木塊B所受的重力，故D正確。離心現(xiàn)象的應(yīng)用與防止1幾種常見離心運(yùn)動(dòng)的對(duì)比圖示項(xiàng)目實(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不足以提供向心力，即Fm2r，水滴做離心運(yùn)動(dòng)汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎當(dāng)最大靜摩擦力不足以提供向心力時(shí)，即fmax0且較小時(shí)，球做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由球的重力跟管道內(nèi)壁對(duì)球向上的力FN1的合力提供，即mgFN1m，當(dāng)FN10時(shí)，v ，此時(shí)只有重力提供向心力。由此知，速度在0v時(shí)，球的向心力由重力跟管道外壁對(duì)球的向下的彈力FN2共同提供，綜上所述，選項(xiàng)A、C、D正確。10一輛質(zhì)量m2 t的轎車，駛過(guò)半徑R90 m的一段凸形橋面，g取10 m/s2，求：(1)轎車以10 m/s的速度通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力是多大？(2)在最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力等于轎車重力的一半時(shí)，車的速度大小是多少？解析：(1)轎車通過(guò)凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)，受力分析如圖所示：由向心力公式得mgFNm 故橋面的支持力大小FNmgmN1.78104 N根據(jù)牛頓第三定律，轎車在橋的頂點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面壓力的大小為1.78104 N。(2)對(duì)橋面的壓力等于轎車重力的一半時(shí)，向心力FmgFN0.5mg，而Fm，所以此時(shí)轎車的速度大小v m/s15 m/s答案：(1)1.78104 N(2)15 m/s11(全國(guó)丙卷)如圖5所示，在豎直平面內(nèi)有由圓弧AB和圓弧BC組成的光滑固定軌道，兩者在最低點(diǎn)B平滑連接。AB弧的半徑為R，BC弧的半徑為。一小球在A點(diǎn)正上方與A相距處由靜止開始自由下落，經(jīng)A點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)。圖5(1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動(dòng)能之比； (2)通過(guò)計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)。解析：(1)設(shè)小球的質(zhì)量為m，小球在A點(diǎn)的動(dòng)能為EkA，由機(jī)械能守恒定律得EkAmg設(shè)小球在B點(diǎn)的動(dòng)能為EkB，同理有EkBmg由式得5。(2