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教师用书沪科版必修2.pdf

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1、精品教案可编辑2.4 研究离心现象及其应用学 习 目 标知 识 脉 络1.了解离心现象及其产生条件，知道人们对离心现象的应用2了解人们为防止离心现象而采取的办法及措施3通过实际生活中的应用，体验理论指导实际的思想.离 心 现 象先填空 1定义：做圆周运动的物体，脱离圆周做离开圆心的运动现象2本质：离心运动的本质是由于物体具有惯性物体做圆周运动时总有沿切线方向飞出的趋势3条件：合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力再判断 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()后思考 雨天，当你旋转自己的雨伞时，将会发现雨滴沿着伞边缘的切

2、线飞出，如图2-4-1你能说出其中的原因吗？图 2-4-1精品教案可编辑【提示】当转动雨伞时，雨滴随之转动，所需向心力不足，雨滴做离心运动，因水平方向不受力，由于惯性原因，雨滴沿着伞边缘的切线飞出，飞出后做平抛运动合作探讨 如图 2-4-2所示，链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出汽车高速转弯时，若摩擦力不足，汽车会滑出路面请思考：图 2-4-2探讨 1：链球飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗？【提示】不是是因为向心力不足或消失探讨 2：物体做离心运动的条件是什么？【提示】物体受的合外力消失或小于圆周运动需要的向心力核心点击 1离心运动的实质：离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的

3、本质是物体惯性的表现做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到指向圆心的力2离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力3离心运动、近心运动的判断：物体做离心运动还是近心运动，由实际提供的向心力F与所需向心力(mv2r或mr 2)的大小关系决定(如图 2-4-3所示)图 2-4-3精品教案可编辑(1)若Fmr 2(或mv2r)即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动(2)若Fmr 2(或mv2r)，即“提供”大于“需要”，物体做半径变小的近心运动(3)若Fmr 2(或mv2r)，即“提供”不足，物体做离心运动(4)若

4、F0，物体做离心运动，并沿切线方向飞出1下列现象中，跟离心运动有关的是()A人沿直线跑步时突然跌倒B运动员将链球旋转后抛出C圆柱上的细绳系一小球，小球绕圆柱转动使细绳缠绕在圆柱上D运动员将铅球抛出【解析】做圆周运动的物体，当外力突然消失或不足以提供物体所需要的向心力时，做离心运动运动员将链球旋转后抛出，链球做离心运动，故本题选B.【答案】B2如图 2-4-4所示，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是()图 2-4-4AF突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动BF突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动CF突然变大，小球将沿轨

5、迹Pb做离心运动DF突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心【解析】F突然消失时，小球将沿该时刻线速度方向，即沿轨迹Pa做离心运动，选精品教案可编辑项 A 正确；F突然变小时，小球将会沿轨迹Pb做离心运动，选项B、D 均错误；F突然变大时，小球将沿轨迹Pc做近心运动，选项C 错误【答案】A3(2016玉林高一检测)物体m用细绳通过光滑的水平板上的小孔与装有细沙的漏斗M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图2-4-5所示，如果缓慢减小M的质量，则物体的轨道半径r、角速度变化情况是()【导学号：02690024】图 2-4-5Ar不变，变小Br增大，减小Cr减小，增大Dr减小，不变【解析】细绳拉力提供物

6、体m做圆周运动需要的向心力，当缓慢减小M时，对m的拉力减小，拉力不足以提供向心力，物体m做离心运动，运动半径r增大，由牛顿第二定律得MgTm2r，因为细绳拉力T减小，半径r增大，因此减小，选项B 正确【答案】B离心运动的分析技巧1物体所受的合外力是否满足物体做圆周运动所需要的向心力，即“提供”是否满足“需求”物体做圆周运动所需要的向心力越大，物体就越容易发生离心现象2离心现象是做圆周运动的物体所受合力减小或合力突然消失所致的现象，而不是离心力大于向心力的缘故3当提供向心力的合力大于需要的向心力(F合m2r)时，物体将做“近心运动”离 心 现 象 的 应 用 与 防 止精品教案可编辑先填空 1应

7、用：制造水泥涵管、离心式水泵、离心真空泵、离心分离器、洗衣机甩干衣物等2危害及防止：车辆转弯时易出现交通事故，弯道处，要对车辆限速高速旋转的砂轮或飞轮破裂，会因碎片飞出造成事故，所以要对转动的物体限定转速再判断 1洗衣机的脱水筒里利用了离心运动()2公路转弯处路面外高内低是利用了离心现象()3转动的砂轮要求限定转速是为了防止离心现象造成事故()后思考(1)路滑时，汽车转弯时为什么要减速？(2)离心运动是离心力大于向心力吗？(3)离心现象和近心现象中受力有何特点？【提示】(1)根据Fmv2r，速度越大，需要的向心力越大，汽车越容易侧滑，故路滑时汽车转弯要减速(2)离心运动，是圆周运动需要的向心力

8、大于外界提供的指向圆心的合外力(3)离心现象是F合mv2r.合作探讨 如图 2-4-6所示，一群小朋友正在旋转盘上玩耍探讨 1：在旋转盘上，开始时有的人离转轴近一些，有的人离转轴远一些当旋转盘加速时，哪些人更容易滑出去，为什么？精品教案可编辑图 2-4-6【提示】在旋转盘上，人与旋转盘一起转动，人与转盘间的静摩擦力提供向心力，当最大静摩擦力不足以提供向心力时，人便开始滑动(近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)当人开始滑动时，有 mgmr 2，即gr 2，故可知r越大越容易滑动，所以离转轴越远的人越容易滑动探讨 2：要防止离心现象发生，该采取哪些措施呢？【提示】(1)减小物体运动的速度，增加圆周

9、运动的半径，使物体做圆周运动时所需的向心力减小(2)增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力核心点击 1离心现象的防止(1)防止方法：减小物体运动的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减小增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力(2)常见实例：汽车、火车在弯道要限速，转动砂轮、飞轮要限速2常见的两种离心运动项目实物图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴受到物体的附着力F不足以提供向心力时，即Fm2r，水滴做离心运动汽车在水平路面上转弯当最大静摩擦力不足以提供向心力时，即fmaxmv2r，汽车做离心运动4(2016温州高一检测)下列哪个现象利用了物体的离心运动()精品教案可编辑A车

10、转弯时要限制速度B转速很高的砂轮半径不能做得太大C在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨D离心水泵工作时【解析】车辆转弯时限速、修筑铁路时弯道处内轨低于外轨都是为了防止因为离心运动而发生侧翻事故，转速很高的砂轮半径不能做得太大也是为了防止因离心运动而将砂轮转坏离心水泵工作是运用了水的离心运动规律，选项D 正确【答案】D5(2016石家庄高一检测)汽车在水平地面上转弯，地面对车的摩擦力已达到最大值当汽车的速率增大到原来的二倍时，若使车在地面转弯时仍不打滑，汽车的转弯半径应()【导学号：02690025】A增大到原来的二倍B减小到原来的一半C增大到原来的四倍D减小到原来的四分之一【解析】汽车在水

11、平路面上转弯，向心力由静摩擦力提供设汽车质量为m，汽车与路面的动摩擦因数为，汽车的转弯半径为r，则 mgmv2r，由此得rv2，速率增大到原来的二倍，故转弯半径应增大到原来的四倍，C 项正确【答案】C6洗衣机的脱水筒在工作时，有一衣物附着在竖直的筒壁上，则此时()A衣物受重力和摩擦力作用B衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供C筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大D筒壁对衣物的摩擦力随筒的转速的增大而增大【解析】对衣物研究：竖直方向受重力和摩擦力的作用且fmg，摩擦力f不变，水精品教案可编辑平方向受弹力的作用，A、D 错；衣物随筒壁做圆周运动的向心力由弹力提供，由Nm2r可知当角速度增大时，弹力N增大，B 错，C 对【答案】C离心现象的三点注意(1)在离心现象中并不存在离心力，是外力不足以提供物体做圆周运动所需的向心力而引起的，是惯性的一种表现形式(2)做离心运动的物体，并不是沿半径方向向外远离圆心(3)物体的质量越大，速度越大(或角速度越大)，半径越小时，圆周运动所需要的向心力越大，物体就越容易发生离心现象