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

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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

2、速、砂轮加防护罩等．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(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．(×)15(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

3、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、曲线运动，离圆心的距离越来越远．[知识深化]1．对离心运动的理解(1)15离心运动并非沿半径飞出的运动，而是运动半径越来越大的运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“

5、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　B15解析　摩托车只

6、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

7、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

8、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15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