高中物理 4.4 离心运动学案7 鲁科版必修2

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1、4．4《离心运动》学案7【学习目标】1.知道什么是离心现象.2.理解离心运动是失去向心力或向心力不足所致的现象.3.知道离心现象的应用.【学习重点】离心现象的认识，理解离心现象的条件.【知识要点】一、认识离心运动1、定义当物体所受的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.2、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

2、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1所示.图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.3、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.二、离心机械离心水泵、洗衣机的脱水筒、离心沉淀器等。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

3、，譬如，医疗上就是利用此离心沉淀器来分离血浆的.三、离心运动的危害及其防止在日常生活中，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。【典型例题】【例题1】物体做离心运动时，运动轨迹（　　）A.一定是直线B.一定是曲线C.可能是直线也可能是曲线D.可能是一个圆解析：离心运动即物体沿切线或切线和圆周之间的曲线远离圆心的运动，因此其轨迹可能为直线也可能为曲线，物体做离心运动时，不再是沿着圆周运动，因为其半径必须增大，C对.【例题2】如图2所示，质量为m的小球P与穿过光滑水平板中央小孔O的轻绳相连，用力拉

4、着绳子另一端使P在水平板内绕O做半径为a、角速度为ω1的匀速圆周运动，求：（1）此时P的速率多大？（2）若将绳子从这个状态迅速放松，后又拉直使P绕O做半径为b的圆周运动，从放松到拉直这段过程经过了多长时间？（3）P做半径为b的圆周运动的角速度ω2为多大？图2解析：（1）P点速度大小v1=ω1r=ω1a（2）绳子放松后，小球保持v1速度沿切线AB做匀速直线运动，从图3中可看出放松到拉直这段位移x=其间所用时间t==（3）拉直时，v1分解成切向速度v2和法向速度v3，小球将以速度v2做半径为b的匀速圆周运动，而法向速度v3损失减小到零.图3所以：v2=v1cosθ，而在Rt△

5、OAB中cosθ=所以：v2=v1ω2b=·ω1aω2=ω1.【达标训练】1.下列事例中，利用了离心现象的是A.汽车转弯时要限速行驶B.在修筑铁路时，转弯处要有一定坡度，内轨要低于外轨C.转速很高的砂轮其半径不能做得很大D.浇铸钢管或水泥管时，让模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，制成无缝隙管答案：D2.如图4所示，绕竖直轴线匀速转动的水平圆盘上有一个相对盘静止的物体，则物体所受到的力有图4A.重力、支持力B.重力、支持力、离心力C.重力、支持力、方向指向盘心的静摩擦力D.重力、支持力、向心力答案：C3.如图5所示，小篮中放一小物块，用细线挂于O点，现让物块随小篮一起绕O点在竖

6、直平面内做圆周运动，设线的拉力为F，物块对篮底的压力为N，小篮行至最高点时，物块恰能不掉脱.则下面说法正确的是图5A.此时F≠0,N=0B.此时F=0,N≠0C.此时F=0,N=0D.此时F≠0,N≠0答案：C4.一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由Ｍ向N行驶，速度逐渐减小.图2－16中甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力Ｆ的四种方向，你认为正确的是哪个？图6答案：乙4．同学们可能都体验过坐过山车的惊险而刺激的感受，或者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

7、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).图7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，则此时过山车做圆周运动的向心力完全由其自身的重力来提供，即F=G.根据圆周运动的规律有：F=mg=mv2/R得：v=(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，则过山车对轨道就会有挤压或拉力的作用.若v1大于，则由F=mv2/