2018-2019学年高中物理 第2章 研究圆周运动 2.4 研究离心现象及其应用学案 沪科版必修2

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1、2.4　研究离心现象及其应用[学习目标]1.了解生活中的离心现象.2.理解离心现象产生的原因.3.知道离心现象的危害和应用．一、离心现象1．离心现象：做圆周运动的物体，在某种情况下会脱离圆周做离开圆心的运动，这种现象称为离心现象．2．产生离心现象的原因：所受向心力突然消失，或所受到的指向圆心的合外力小于所需向心力．3．离心运动的本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周的切线方向飞离的倾向．二、离心现象的应用和防止1．离心现象的应用和防止：水泥涵管的制作、离心式水泵、离心式真空泵、离心分离器．2．离心现象的防止：转弯限速、砂轮加防护罩等．[即学即用]1．判断

2、下列说法的正误．(1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用．(×)(2)离心运动是沿半径向外的运动．(×)(3)离心运动是物体惯性的表现．(√)(4)离心运动的运动轨迹一定是直线．(×)2．下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是(　　)A．水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出B．水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出C．水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出D．水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出答案　D解析　物体做离心运动是因为实际所受合力小于所需向心力，物体沿切线方向飞出，故D正确.一、离心现象的理解[导学探究]　设质

3、量为m的物体，沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，线速度为v，运动中受到指向圆心的外力的合力为F，如图1所示．图1(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物体将怎样运动？(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，物体将怎样运动？(3)假设运动中合外力F减小了，即F

4、动或沿切线方向飞出的运动．(2)离心运动的本质是物体惯性的表现，并不是受到了“离心力”的作用．2．合外力与向心力的关系：做离心运动的物体并非受到离心力的作用，而是合外力不足以提供向心力的结果．具体来看合外力与向心力的关系如图2所示：图2(1)若F合＝mrω2或F合＝，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．(2)若F合＞mrω2或F合＞，物体做半径变小的近心运动，即“提供过度”，也就是“提供”大于“需要”．(3)若F合＜mrω2或F合＜，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，物体做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”．(4)若F合＝0，则物体沿切线方向做直线

5、运动．例1　如图3所示是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动．关于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是(　　)图3A．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去答案　B解析　摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A项错误；摩托车正常转弯时可看做匀速圆周运动，所受的合外力等于向心力，如果向外滑动，说明提供的向心力即合外力小于需要的向心力，B项正确；摩托车将在沿线速度方向与半

6、径向外的方向之间做离心曲线运动，C、D项错误．针对训练　用绳子拴一个小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当绳子突然断了以后，小球的运动情况是(　　)A．沿半径方向接近圆心B．沿半径方向远离圆心C．沿切线方向做直线运动D．仍维持圆周运动答案　C解析　当绳子断了以后，向心力消失，小球做离心运动，由于惯性，小球沿切线方向做直线运动，选项A、B、D错误，C正确．二、离心现象的应用和防止[导学探究]　(1)请简述洗衣机脱水的原理．(2)如图4所示，汽车在平直公路上行驶，转弯时由于速度过大，会偏离轨道，造成交通事故，这是什么原因呢？图4答案　(1)洗衣机脱水时，由于高速转动，水滴

7、需要较大的向心力才能与衣服一起做圆周运动．当转速足够大时，衣服已无法向水滴提供足够大的附着力(作为向心力)，水滴便做离心运动，离开衣服，于是衣服被脱水．(2)汽车转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的，汽车转弯时如果速度过大，所需要的向心力就会很大，如果超过了车轮与路面间的最大静摩擦力，汽车将做离心运动脱离轨道，造成交通事故．因此，在公路弯道处汽车不允许超过规定的速度．[知识深化]1．几种常见离心运动的对比图示项目实物图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴受到衣服的附着力F不足以提供向心力时，即F