高中物理 第二章 圓周運(yùn)動(dòng) 第三節(jié) 離心現(xiàn)象及其應(yīng)用教學(xué)案 粵教版必修2

PAGEPAGE10象。象。所受合力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。利用離心現(xiàn)象工作的機(jī)械叫做離心機(jī)械。一、離心現(xiàn)象1．概念做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)叫做離心現(xiàn)象。2．產(chǎn)生條件做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所受合力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。二、離心現(xiàn)象的應(yīng)用(1)利用離心現(xiàn)象工作的機(jī)械叫做離心機(jī)械。如離心干燥器、洗衣機(jī)的脫水筒等。(2)化學(xué)、醫(yī)學(xué)、食品等工業(yè)部門和近代尖端技術(shù)中廣泛應(yīng)用離心分離器。(3)離心現(xiàn)象有時(shí)也是有害的，此時(shí)應(yīng)設(shè)法防止。1．自主思考——判一判做離心運(yùn)動(dòng)的物體沿半徑方向遠(yuǎn)離圓心。(×)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)。(×)線之間的曲線做離心運(yùn)動(dòng)。(√)當(dāng)半徑方向的合外力大于物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)2．合作探究——議一議如圖231 所示，洗衣機(jī)將衣服中的水甩干，是利用什么現(xiàn)象？圖231提示：離心現(xiàn)象的應(yīng)用。的原因嗎？圖232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。對(duì)離心現(xiàn)象的理解1．離心運(yùn)動(dòng)的軌跡對(duì)離心現(xiàn)象的理解做離心運(yùn)動(dòng)的物體，其運(yùn)動(dòng)軌跡有兩種可能：遠(yuǎn)離圓心的漸開線。2．離心運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)離心運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。外力減小，則它不足以把物體限制在原來(lái)的圓周軌道上，物體將做半徑變大的圓周運(yùn)動(dòng)。3．離心運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，并不是受到什么離心力作用的效果，根本沒(méi)有離心力這種力，而是m2物體所受的合外力不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力而導(dǎo)致，即F< 。提供 r[典例]關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的( )A．物體突然受到向心力的作用，將做離心運(yùn)動(dòng)B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)提供向心力的合力突然變大時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，只要提供向心力的合力的數(shù)值發(fā)生變化，就將做離心運(yùn)D．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)[思路點(diǎn)撥]物體做什么運(yùn)動(dòng)取決于物體所受合力與物體所需向心力的關(guān)系。BC(1)離心現(xiàn)象是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力不足，或失去向心力所致的現(xiàn)象，其本質(zhì)是慣性。絕不可錯(cuò)誤地認(rèn)為離心現(xiàn)象是離心力(本來(lái)就不存在離心力)大于向心力的緣故。(2)(1)離心現(xiàn)象是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力不足，或失去向心力所致的現(xiàn)象，其本質(zhì)是慣性。絕不可錯(cuò)誤地認(rèn)為離心現(xiàn)象是離心力(本來(lái)就不存在離心力)大于向心力的緣故。(2)＞r)時(shí)，物體做“近心運(yùn)動(dòng)”。發(fā)生近心運(yùn)動(dòng)也有兩種情況：①合外力突然增大；②物體的速度突然減小。m2下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的( )A．當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)會(huì)產(chǎn)生離心現(xiàn)象B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將做背離圓心的圓運(yùn)動(dòng)C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將沿切線做直線運(yùn)動(dòng)D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將做曲線運(yùn)動(dòng)解析：選C離心運(yùn)動(dòng)是在合外力小于向心力的情況下產(chǎn)生的，離心力根本就是不存在的，故A錯(cuò)誤。當(dāng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的一切力都突然消失時(shí)，根據(jù)慣性，物體將沿切線方向做直線運(yùn)動(dòng)，故C正確，B、D錯(cuò)誤。233m在拉力F動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法正確的( )圖233A．若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)B．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)C．若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)D．若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc做離心運(yùn)動(dòng)解析：選A小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，有。當(dāng)拉力消失后小球所受合力為零，故向?qū)⒀厍芯€PaPb做DPc3．(多做離心運(yùn)動(dòng)的物體，其速度變化情況( A．速度的大小不變，方向改變B．速度的大小改變，方向不變C．速度的大小和方向可能都改變D．速度的大小和方向可能都不變離心運(yùn)動(dòng)的分析解析：選CD當(dāng)物體所受合外力突然消失時(shí)，物體將沿所在位置的切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度的大小、方向都不改變，D正確。當(dāng)合力不足以提供所需向心力時(shí)，物體做一般曲線運(yùn)動(dòng)，速度的大小、方向都改變，C正確。離心運(yùn)動(dòng)的分析實(shí)例實(shí)物圖實(shí)例實(shí)物圖原理圖現(xiàn)象及結(jié)論當(dāng)水滴跟衣服的附著洗衣機(jī)脫F不足以提供向心力時(shí)，即＜m2，水筒水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)筒孔飛出筒外田徑在鏈球高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，比賽突然松手，鏈球所受中的向心力突然消失，就投擲會(huì)沿切線方向飛向遠(yuǎn)鏈球處化學(xué)渾濁液體中的不溶于實(shí)驗(yàn)液體的固體顆粒在隨中用田徑在鏈球高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，比賽突然松手，鏈球所受中的向心力突然消失，就投擲會(huì)沿切線方向飛向遠(yuǎn)鏈球處化學(xué)渾濁液體中的不溶于實(shí)驗(yàn)液體的固體顆粒在隨中用分離器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于的離離心現(xiàn)象會(huì)向管底運(yùn)心分動(dòng)，從而快速沉淀下離器來(lái)圖234[解析]以汽車為研究對(duì)象，汽車受重力、支持力和摩擦力的作用，其中摩擦力提供汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力。作出汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力示意圖，如圖所示，[解析]以汽車為研究對(duì)象，汽車受重力、支持力和摩擦力的作用，其中摩擦力提供汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力。作出汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力示意圖，如圖所示，由以上分析可知：Ff=μFN=μmg①m2又：F≥ ②f r由①②兩式可解得0.4×10×250.4×10×25

m/s＝10m/s。故，汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)為了使車輪不打滑所允許的最大速度為10m/s。[答案]10m/s個(gè)理想化的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。有關(guān)洗衣機(jī)脫水筒的問(wèn)題，下列說(shuō)法正確的( )A．如果衣服上的水太多，脫水筒就不能脫水B．脫水筒工作時(shí)衣服上的水做離心運(yùn)動(dòng)，衣服并不做離心運(yùn)動(dòng)C．脫水筒工作時(shí)筒內(nèi)的衣服也會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，所以脫水筒停止工作時(shí)衣服緊貼在筒個(gè)理想化的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。上D．脫水筒停止工作后，衣服纏繞在一起是因?yàn)殡x心運(yùn)動(dòng)解析：選C洗衣機(jī)脫水筒是應(yīng)用離心運(yùn)動(dòng)的原理。當(dāng)脫水筒工作時(shí)，轉(zhuǎn)速增大，使衣纏繞在一起與離心運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。故正確選項(xiàng)為。在世界一級(jí)錦標(biāo)賽中，賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，常常在彎道上沖出跑道，則以說(shuō)法正確的( )A．B．是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有及時(shí)加速才造成賽車沖出跑道的C．是由于賽車行駛到彎道時(shí)，運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有及時(shí)減速才造成賽車沖出跑道的D．由公式＝mr可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道解析：選C賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，它需要的向心力是由賽車與地面間的摩擦力提2供的，由向心力公式F＝mrv供其所需的向心力時(shí)，賽車將沖出跑道，故選項(xiàng)C正確。3．下列哪些現(xiàn)象不是為了防止物體產(chǎn)生離心運(yùn)( A．汽車轉(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)彎處內(nèi)軌要低于外軌D．離心水泵工作時(shí)2解析：選D汽車轉(zhuǎn)彎靠靜摩擦力提供向心力，由F＝mv過(guò)大時(shí)，靜摩擦力不向 R足以提供向心力，產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)，故A是為了防止物體產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)。B、C與A分析方法相同，而離心水泵工作時(shí)是離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。B．C．D．由于水做離心運(yùn)動(dòng)解析：選D水在手的撥動(dòng)下做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)水轉(zhuǎn)動(dòng)越來(lái)越快時(shí)，需要的向心力也越來(lái)越大，當(dāng)其所需向心力大于所受合外力時(shí)，即做離心運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確。物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌( A．一定是直線一定是曲線C．可能是一個(gè)圓D．解析：選D離心運(yùn)動(dòng)即物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，故運(yùn)動(dòng)軌跡不可能是圓，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。FF小于F合 合 向在切線與圓周之間)遠(yuǎn)離圓心，故選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。如圖1圖1A．向外側(cè)運(yùn)動(dòng)B．向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)C．保持不動(dòng)D．解析：選B速度下做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，所以乒乓球?qū)?huì)做近心運(yùn)動(dòng)。4．面車輛轉(zhuǎn)彎，請(qǐng)拉好扶手”，這樣可( )A．提醒包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)可能向前傾B．提醒包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)可能向后傾C．主要是提醒站著的乘客拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)可能向轉(zhuǎn)彎的外側(cè)傾倒D．主要是提醒站著的乘客拉好扶手，以免車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)可能向轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)傾倒解析：選C汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，乘客要隨汽車做圓周運(yùn)動(dòng)，所以讓乘客拉好扶手，是為了使乘客獲得足夠大的向心力，防止乘客做離心運(yùn)動(dòng)而向外側(cè)傾倒。5．(增大圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度B．增大滑塊到轉(zhuǎn)軸的距離C．增大滑塊的質(zhì)量mD．解析：選AB由題意可得：若要μm<m2轉(zhuǎn)軸的距離，正確選項(xiàng)為A、B。6．一輛質(zhì)量＝2×13kg的汽車在水平公路上行駛，經(jīng)過(guò)半徑50m的彎路時(shí)，如果車速v＝72km/h，這輛汽車會(huì)不會(huì)發(fā)生側(cè)滑？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力f＝1.4×104N。

max解析：汽車的速度為km/h＝20汽車經(jīng)過(guò)彎路時(shí)所需的向心力大小為2 22＝mr＝2×13×50N＝1.6×14N，所以汽車做離心運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生側(cè)滑。max答案：見(jiàn)解析7．(多為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)“打滑”的現(xiàn)象，可( A．增大汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度C．D．解析：選BC“打滑”的現(xiàn)象是由于汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力不足引起的，減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力，因而這兩種方法都可以有效地防止轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)“打滑”的現(xiàn)象。8．(多下列關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的( )A．物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，將離圓心越來(lái)越遠(yuǎn)B．物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，將一定沿切線方向飛出C．物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定不受合外力作用D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體因所受向心力減小或消失而做的曲線或直線運(yùn)動(dòng)都是離心動(dòng)解析：選AD離心運(yùn)動(dòng)是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，但不一定沿切線方向飛出，只有的曲線運(yùn)動(dòng)，故AD9．(多選)洗衣機(jī)的脫水筒采用電機(jī)帶動(dòng)衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說(shuō)法中正確的( )圖2A．脫水過(guò)程中，大部分衣物集中在筒中間B．C．加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，脫水效果會(huì)更好D．靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好解析：選CD可知，所需的向心力將增大，當(dāng)脫水筒外面。故選項(xiàng)CD3圖3A．B．C．公路在設(shè)計(jì)上可能內(nèi)高外低D．公路在設(shè)計(jì)上可能外高內(nèi)低解析：選BC、C將來(lái)人類離開地球到宇宙中去生活，可以設(shè)計(jì)成如圖4所示的宇宙村，它是一個(gè)圓200m10m/s2圖4解析：當(dāng)側(cè)壁對(duì)人的支持力等于人在地球上的重力時(shí)，人感覺(jué)就如在地球上一樣，則有g(shù)m＝mr，又因?yàn)椋?，兩式聯(lián)立得＝ ＝0.05r/。2πr答案：0.05r/s現(xiàn)在有一種叫做“魔盤”的娛樂(lè)設(shè)施，如圖5所示?！澳ПP”轉(zhuǎn)動(dòng)