第4章 第4節(jié)　離心運動

1、.第4節(jié)離心運動學 習 目 標知 識 脈 絡1.知道離心運動及其產(chǎn)生的條件，運用所學知識分析生活、消費中的離心現(xiàn)象重點、難點2通過生活現(xiàn)象理解離心運動的實例3通過實例分析理解離心運動的應用與防止難點離 心 運 動 與 離 心 機 械1定義做圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或所受合外力缺乏以提供做圓周運動所需的向心力時，物體就做逐漸遠離圓心的運動，稱為離心運動2發(fā)生條件合外力突然為零或者缺乏以提供圓周運動所需的向心力3離心機械1離心別離器；2離心鑄造；3洗衣機脫水筒；4離心水泵1物體做離心運動后，速度一定增大×2物體做離心運動后，一定做直線運動×3物體做離心運動時F向&l

2、t;.如圖4­4­1所示，雨天，當你旋轉(zhuǎn)自己的雨傘，將會發(fā)現(xiàn)水滴沿著傘的邊緣切線飛出，你能說出其中的原因嗎？圖4­4­1【提示】傘面上的雨滴由于受到的力缺乏以提供其做圓周運動的向心力，由于慣性要保持其原來的速度方向而沿切線方向飛出如圖4­4­2所示，鏈球比賽中，高速旋轉(zhuǎn)的鏈球被放手后會飛出汽車高速轉(zhuǎn)彎時，假設摩擦力缺乏，汽車會滑出路面請考慮：圖4­4­2討論1：鏈球飛出、汽車滑出是因為受到了離心力嗎？【提示】不是是因為向心力缺乏或消失討論2：物體做離心運動的條件是什么？ 【提示】物體受的合外力消失或小于圓周運動需要

3、的向心力1離心運動的本質(zhì)：離心運動是物體逐漸遠離圓心的一種物理現(xiàn)象，它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運動的物體，總是有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因為受到指向圓心的力2離心運動的條件：做圓周運動的物體，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足夠大的向心力3離心運動、近心運動的判斷：物體做離心運動還是近心運動，由實際提供的向心力F與所需向心力m或mr2的大小關系決定如圖4­4­3所示圖4­4­31假設Fmr2或m即“提供滿足“需要，物體做圓周運動2假設Fmr2或m，即“提供大于“需要，物體做半徑變小的近心運動3假設Fmr2或m，即“提供

4、缺乏，物體做離心運動4假設F0，物體做離心運動，并沿切線方向飛出1如圖4­4­4所示，光滑的程度面上，小球在拉力F作用下做勻速圓周運動，假設小球到達P點時F突然發(fā)生變化，以下關于小球運動的說法正確的選項是圖4­4­4AF突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動BF突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動CF突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動DF突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc逐漸靠近圓心【解析】F突然消失時，小球?qū)⒀卦摃r刻線速度方向，即沿軌跡Pa做離心運動，選項A正確；F突然變小時，小球?qū)剀壽EPb做離心運動，選項B、D均錯誤；F突然變大時，小球?qū)⒀剀壽EPc做近心

5、運動，選項C錯誤【答案】A2物體m用細繩通過光滑的程度板上的小孔與裝有細沙的漏斗M相連，并且正在做勻速圓周運動，如圖4­4­5所示，假如緩慢減小M的質(zhì)量，那么物體的軌道半徑r、角速度變化情況是 【導學號：45732130】圖4­4­5Ar不變，變小Br增大，減小Cr減小，增大 Dr減小，不變【解析】細繩拉力提供物體m做圓周運動需要的向心力，當緩慢減小M時，對m的拉力減小，拉力缺乏以提供向心力，物體m做離心運動，運動半徑r增大，由牛頓第二定律得MgTm2r，因為細繩拉力T減小，半徑r增大，因此減小，選項B正確【答案】B3如圖4­4­6所

6、示，置于圓形程度轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速到達某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開場做平拋運動現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R0.5 m，離程度地面的高度H0.8 m，物塊平拋落地過程程度位移的大小s0.4 m設物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.求：圖4­4­61物塊做平拋運動的初速度大小v0.2物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù).【解析】1物塊做平拋運動，豎直方向有Hgt2程度方向有sv0t聯(lián)立兩式得v0s1 m/s.2物塊分開轉(zhuǎn)臺時，最大靜摩擦力提供向心力，有mgm聯(lián)立得0.2.【答案】11 m/s20.2離心運動的分析技巧1物體所受的合外力是否滿足物體做

7、圓周運動所需要的向心力，即“提供是否滿足“需求物體做圓周運動所需要的向心力越大，物體就越容易發(fā)生離心現(xiàn)象2離心現(xiàn)象是做圓周運動的物體所受合力減小或合力突然消失所致的現(xiàn)象，而不是離心力大于向心力的緣故3當提供向心力的合力大于需要的向心力F合>m2r時，物體將做“近心運動離 心 運 動 的 危 害 及 防 止1離心運動的危害1飛機攀高或翻飛旋轉(zhuǎn)時，離心運動造成飛行員過荷2汽車在轉(zhuǎn)彎尤其在下雨天時沖出車道而發(fā)惹事故2離心運動的防止1減小物體運動的速度，使物體做圓周運動時所需的向心力減少2增大合外力，使其到達物體做圓周運動時所需的向心力1物體突然受到離心力的作用，將做離心運動×2做勻速

8、圓周運動的物體，當提供向心力的合外力突然變大時將做離心運動×3做勻速圓周運動的物體，當提供向心力的合力突然消失或變小時將做離心運動我們小時候大都喜歡吃棉花糖，而且當時一定非常奇怪：為什么一顆一顆的白砂糖，經(jīng)過機器一轉(zhuǎn)，就變成又松又軟的“棉花不斷向外“飛出呢？如圖4­4­7所示圖4­4­7【提示】棉花糖機器應用了離心運動的原理如圖4­4­8所示，一群小朋友正在旋轉(zhuǎn)盤上玩耍討論1：在旋轉(zhuǎn)盤上，開場時有的人離轉(zhuǎn)軸近一些，有的人離轉(zhuǎn)軸遠一些當旋轉(zhuǎn)盤加速時，哪些人更容易滑出去，為什么？圖4­4­8【提示】在旋轉(zhuǎn)盤上

9、，人與旋轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動，人與轉(zhuǎn)盤間的靜摩擦力提供向心力，當最大靜摩擦力缺乏以提供向心力時，人便開場滑動近似認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力當人開場滑動時，有mgmr2，即gr2，故可知r越大越容易滑動，所以離轉(zhuǎn)軸越遠的人越容易滑動討論2：要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該采取哪些措施呢？【提示】1減小物體運動的速度，增加圓周運動的半徑，使物體做圓周運動時所需的向心力減小2增大合外力，使其到達物體做圓周運動時所需的向心力1離心現(xiàn)象的防止：1防止方法：減小物體運動的速度，使物體做圓周運動時所需的向心力減小增大合外力，使其到達物體做圓周運動時所需的向心力2常見實例：汽車、火車在彎道要限速，轉(zhuǎn)動砂輪、飛輪要限速2常見

10、的兩種離心運動工程實物圖原理圖現(xiàn)象及結論洗衣機脫水筒當水滴受到物體的附著力F缺乏以提供向心力時，即F<m2r，水滴做離心運動汽車在程度路面上轉(zhuǎn)彎當最大靜摩擦力缺乏以提供向心力時，即fmax<m，汽車做離心運動4以下哪個現(xiàn)象利用了物體的離心運動A車轉(zhuǎn)彎時要限制速度B轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大C在修筑鐵路時，轉(zhuǎn)彎處軌道的內(nèi)軌要低于外軌D離心水泵工作時【解析】車輛轉(zhuǎn)彎時限速、修筑鐵路時彎道處內(nèi)軌低于外軌都是為了防止因為離心運動而發(fā)生側翻事故，轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大也是為了防止因離心運動而將砂輪轉(zhuǎn)壞離心水泵工作是運用了水的離心運動規(guī)律，選項D正確【答案】D5汽車在程度地面上轉(zhuǎn)彎

11、，地面對車的摩擦力已到達最大值當汽車的速率增大到原來的二倍時，假設使車在地面轉(zhuǎn)彎時仍不打滑，汽車的轉(zhuǎn)彎半徑應 【導學號：45732131】A增大到原來的二倍B減小到原來的一半C增大到原來的四倍D減小到原來的四分之一【解析】汽車在程度路面上轉(zhuǎn)彎，向心力由靜摩擦力提供設汽車質(zhì)量為m，汽車與路面的動摩擦因數(shù)為，汽車的轉(zhuǎn)彎半徑為r，那么mgm，由此得rv2，速率增大到原來的二倍，故轉(zhuǎn)彎半徑應增大到原來的四倍，C項正確【答案】C6洗衣機的脫水筒在工作時，有一衣物附著在豎直的筒壁上，那么此時A衣物受重力和摩擦力作用B衣物隨筒壁做圓周運動的向心力由摩擦力提供C筒壁的彈力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大D筒壁對衣物的摩擦力隨筒的轉(zhuǎn)速的增大而增大【解析】對衣物研究：豎直方向受重力和摩擦力的作用且fmg，摩擦力f不變，程度方向受彈力的作用，A、D錯；衣物隨筒壁做圓周運動的