物理 《离心现象及其应用》学案（粤教版必修）

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1、§2.3离心现象及其应用【学习目标】【知识和技能】(1)知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件，(2)结合生活中的实例，知道离心运动的应用和危害及其防止【过程和方法】(1)通过观察实验，让学生体会在什么条件下物体做离心运动，(2)通过列举生活中离心现象，认识离心现象在生活和生产中的应用和危害【情感、态度和价值观】(1)通过应用所学知识与方法认识自然，激发学习物理的兴趣．(2)感悟科学是人类创造发明的基础，激发学习热情．【学习重点】物体做离心运动所满足的条件。【知识要点】离心现象一、定义当物体所受的

2、合外力突然消失或者不足以提供它所需要的向心力时，物体将沿切线方向飞出或者做离圆心越来越远的曲线运动，这种运动叫做离心运动，即为离心现象.二、产生的原因向心力的作用效果是改变物体运动的方向，如果向心力突然消失时（例如用绳系住小球转，绳突然断裂），则物体的速度方向不再变化，由于惯性，物体将沿此时的速度方向（即切线方向）按此时速度的大小飞出，如果提供的外力小于物体做匀速圆周运动所需要的向心力，虽然物体的速度方向还要变化，但速度方向变化较慢，因此物体偏离原来的圆周做离心运动，其轨迹为圆周和切线间的某条曲线，见图

3、2－3－1所示.F=0FF＜m2rFF=m2r图2－3－1同学们都有这样的体会：当你所乘的汽车急转弯时，你会不由自主地向外倾斜或向外滑去，这种情况的产生并不是受到了“离心力”的作用，而是惯性的一种表现，即发生了离心现象.三、产生条件当外界提供的向心力突然消失（比如系绳断裂）或小于做圆周运动的物体所需要的向心力时，才会发生离心现象.离心现象的应用在日常生活中，离心现象是经常发生的，离心现象对人类来说既有有利的一面，又有危害的一面，对有利的一面应加以利用，对有害的一面应设法防止.离心运动在工农业生产和日常生

4、活中都有广泛的应用，离心沉淀器就是一种利用离心现象的机械，它可以使混浊液体中密度较大的物质加速沉淀，譬如，医疗上就是利用此离心沉淀器来分离血浆的.如果人骑自行车骑得很快，在转弯的地方又没有掌握倾斜的技巧，那么，就可能由于离心运动而造成交通事故，因此，现代化的自行车赛车场，环形跑道是朝里倾斜的.【问题探究】离心现象在生产和生活中有什好处和害处？我们该怎样利用其好处，防止其带来的害处？请结合实例进行讨论.我的思路：离心现象是由于物体做曲线运动造成的，而曲线运动在生产和生活中经常可见.同学们尽可能展开丰富想象

5、，结合实例进行讨论.比如洗衣机的脱水桶、离心分离器、炼钢或制作水泥管道技术等；不利方面如汽车和火车等交通工具在转弯时容易发生事故，运转的机器假如重心偏离轴心容易损坏机器等.【典型例题】例题1、从在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧要高一些，路面与水平面间的夹角为，设拐弯段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，应等于---------（）A．22arcsinv/RgB．arctanv/RgC．122arcsin2v

6、/RgD．arccotv/Rg2答案：B精析：为使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，则汽车转弯时的向心力完全由汽车的重力G和路图2-13面对它的支持力合力来提供N（如图2—13）,即F=Gtan-------------------(1)2由圆周运动规律有：F=mv/R--------(2)2由（1）、（2）两式可得tan=v/Rg所以2=arctanv/Rg，选B。绿色通道：同学们在平时的学习中要多注意学以致用，善于将实际问题转化为物理模型，将知识学活、学透。例题2

7、、同学们可能都体验过坐过山车的惊险而刺激的感受，或者亲目睹过那惊心动魄的场面。大家知道过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如果已知圆轨道的半径为R，不考虑摩擦等阻力。（1）当车通过圆轨道的最高点时，如果车对轨道无任何相互作用。求此时过山车的速度。（2）讨论当过山车通过圆轨道最高点时速度超过或低于（1）问所求得的速度时，过山车对轨道作用力的情况（包括讨论人的适应性和安全性等方面）。精析：我们把过山车在圆形轨道上运动的情况抽象为如图2-14所示的模型，把过山车当作质R点，小球从弧形轨道上端滚下

8、，小球进入圆轨道图2-14下端后沿圆轨道向上运动，直至最高处。解析：（1）当小球（过山车）通过圆轨道的最高点时，如果车对轨道无任何相互作用，则此时过山车作圆周运动的向心力完全由其2自身的重力来提供，即F=G，根据圆周运动的规律有：F=mg=mv/R得：V=gR（这个速度我们俗称临界速度）（2）如果过山车通过最高点时的速度大于或小于gR，则过山车对轨2道就会有挤压或拉力的作用。若V1大于gR，则由F=mv/R可知，向心力大于重力G，即此时需要