1、2.4 研究离心现象及其应用,第2章 研究圆周运动,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.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习 预习新知 夯实基础,自主预习,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 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 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 ，总有沿着圆周的 方向飞离的倾向.,离开,小于,惯性,切线,二、离心现象的应用和防止,1.离心
2、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： 、砂轮加防护罩等.,转弯限速,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.( ) (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.( ),答案,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
3、向甩出,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.,解析,答案,重点探究,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. (1)如果合外力F恰好等于向心力，即FF向心，物体将怎样运动？,一、离心现象的理解,图1,答案 物体做匀速圆周运动.,答案,(2)如果运动中合外力F突然消失，即F0，物体将怎样运动？,答案 物体沿切线方向做匀速直线运动.,(3)假设运动中合外力F减小了，即FF向心，以致它不足以提供做线速度为v、半径为R的圆周运动所需的向心力，你能推测出物体的运动轨迹吗？,答案
4、 物体做曲线运动，离圆心的距离越来越远.,答案,知识深化 1.对离心运动的理解 (1)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,(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
5、是 A.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,图3,解析,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
6、离圆心 C.沿切线方向做直线运动 D.仍维持圆周运动,答案,解析,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.,导学探究 (1)请简述洗衣机脱水的原理.,二、离心现象的应用和防止,答案 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.,答案,(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？,答案 汽车转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的
7、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.,图4,答案,知识深化 1.几种常见离心运动的对比图示,2.离心现象的防止 (1)汽车在公路转弯处限速：在水平公路上行驶的汽车，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.如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力fmax，汽车将做离心运动而造成车体侧滑，因此在公路转弯处汽车必须限速. (2)转动的砂轮、飞轮限速：高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮、飞轮内部分子
8、间的作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故.,例2 市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”这样可以 A.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒 B.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒 C.主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒 D.主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒,解析,答案,解析 汽车转弯时，车内乘客随车做圆周运动，需要向心力，不拉好扶手，站着的乘客可能无法提供足够的向心力而做离心运动，向外
9、侧倾倒.,例3 某游乐场里的赛车场地为圆形，半径为 100 m，一赛车和车手的总质量为100 kg，轮胎与地面间的最大静摩擦力为600 N.(g取10 m/s2) (1)若赛车的速度达到72 km/h，这辆车在运动过程中会不会发生侧滑？,解析,答案,解析 赛车在场地上做圆周运动的向心力由静摩擦力提供. 赛车做圆周运动所需的向心力为Fm 400 N600 N， 所以赛车在运动过程中不会发生侧滑.,答案 不会侧滑,(2)若将场地建成外高内低的圆形，且倾角为30，赛车的速度多大时，车手感觉不到自己有相对车的侧向的运动趋势？,解析,答案,解析 由题意得车手不受座椅侧向的摩擦力，于是车手只受支持力和重力
10、，,答案 24 m/s,离心运动问题的分析思路 1.对物体进行受力分析，确定提供给物体向心力的合力F合. 2.根据物体的运动，计算物体做圆周运动所需的向心力Fm2rm . 3.比较F合与F的关系，确定物体运动的情况.,达标检测,1.(离心运动的理解)如图5所示，当外界提供的向心力 Fmr2时，小球恰好在轨道上做匀速圆周运动.下 列关于小球运动的说法中正确的是 A.当外界提供的向心力突然消失时，小球将沿轨道运动，这种运动不叫离心运动 B.当外界提供的向心力Fmr2时，小球可能沿轨道做离心运动 C.当外界提供的向心力Fmr2时，小球可能沿轨道做离心运动 D.只要外界提供的向心力F不等于mr2时，小
11、球就将沿轨道做离心运动,答案,解析,1,2,3,4,图5,解析 当外界提供的向心力突然消失时，小球将沿轨道运动做离心运动，A错误； 当外界提供的向心力Fmr2时，小球可能沿轨道做离心运动，B、D错误，C正确.,1,2,3,4,2.(离心现象的分析和应用)(多选)洗衣机脱水的原理是利用了离心运动把附着在衣服上的水分甩干.如图6是某同学用塑料瓶和电动机等自制的脱水实验原理图，但实验中发现瓶内湿毛巾甩干效果不理想，为了能甩得更干，请为该同学设计改进建议 A.增加转速 B.减小转速 C.增大塑料瓶半径 D.减小塑料瓶半径,答案,1,2,3,4,图6,3.(离心现象的分析)(多选)如图7所示，水平转台上
12、放着A、B、C三个物体，质量分别为2m、m、m，离转轴的距离分别为R、R、2R，与转台间的动摩擦因数相同.当转台旋转时，下列说法中正确的是 A.若三个物体均未滑动，则C物体的向心加速度最大 B.若三个物体均未滑动，则B物体受到的摩擦力最大 C.若转速增加，则A物体比B物体先滑动 D.若转速增加，则C物体最先滑动,图7,答案,解析,1,2,3,4,解析 三物体都未滑动时，角速度相同，设角速度为，根据向心加速度公式a2r，知C的向心加速度最大，选项A正确； 三物体均未滑动时，三个物体受到的静摩擦力分别为：fA(2m)2R，fBm2R，fCm2(2R)，所以物体B受到的摩擦力最小，选项B错误； 增加
13、转速，可知C最先达到最大静摩擦力，所以C最先滑动.A、B的临界角速度相等，可知A、B一起滑动，选项C错误，D正确.,1,2,3,4,4.(离心现象的分析和防止)高速公路转弯处弯道圆半径R100 m，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数0.225.若路面是水平的(假设最大静摩擦力可近似看做与滑动摩擦力相等，g取10 m/s2).问： (1)汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所许可的最大速率vm为多大？,答案 54 km/h,解析 在水平路面上转弯，向心力只能由静摩擦力提供，设汽车质量为m，最大静摩擦力可近似看做与滑动摩擦力相等，则fmmg，,代入数据可得：vm15 m/s54 km/h.,解析,答案,1,2,3,4,(2)当超过vm时，将会出现什么现象？,答案 汽车将做离心运动，严重时将出现翻车事故,解析 当汽车的速度超过54 km/h时，需要的向心力m 增大，大于提供的向心力，也就是说提供的向心力不足以维持汽车做圆周运动的向心力，汽车将做离心运动，严重时将会出现翻车事故.,解析,答案,1,2,3,4,
