離心現(xiàn)象及其應(yīng)用教案

1、第三節(jié) 離心現(xiàn)象及其應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo)（1） 知道什么是離心現(xiàn)象，知道物體做離心運動的條件。（2） 結(jié)合生活中的實例，知道離心運動的應(yīng)用和危害及其防止。2.能力目標(biāo)培養(yǎng)結(jié)合實際分析物理問題的能力。3.德育目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生用理論解釋實際問題的能力與習(xí)慣教學(xué)重點 離心運動及其產(chǎn)生條件。教學(xué)難點 離心運動的具體分析。教學(xué)方法 講授法，實驗法教具準(zhǔn)備 玻璃球，大塑料杯，圓盤，離心干燥器，雨傘，易拉罐，棉花糖機等課時安排 1課時教學(xué)過程導(dǎo)入新課同學(xué)們，前面我們學(xué)過了勻速圓周運動的有關(guān)知識，下面請大家看這樣一段錄像，這是一個鏈球運動員甩鏈球的過程，請大家觀察鏈球的運動，這是一種什么樣的運動現(xiàn)象？（放運

2、動員拋鏈球的兩個錄像）同學(xué)們面前有一套實驗器材，一個玻璃球和一個塑料杯，將塑料杯倒過來扣住小球，然后搖動杯子，快速搖動過后，暫停一下，然后,豎直的將杯子提起來，大家觀察此時玻璃球做什么運動？你們來親自動手做一下，看和你們猜測的結(jié)果吻合嗎？學(xué)生動手做實驗 提問：小球繼續(xù)作圓周運動嗎？當(dāng)小球在被子里轉(zhuǎn)動時，是什么力提供小球做勻速圓周運動的向心力？當(dāng)這個向心力突然消失時，小球?qū)ⅰ帮w出”。這種現(xiàn)象是什么物理現(xiàn)象呢？它和我們剛才看的錄像又有什么關(guān)聯(lián)呢？這就是我們這堂課所要研究的問題：離心現(xiàn)象及其應(yīng)用。（板書標(biāo)題）新課教學(xué)1離心現(xiàn)象我請一位同學(xué)上來做實驗，桌面上有一個轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上有一個半徑方向的凹槽，凹槽

3、里放一個乒乓球，請上來的同學(xué)慢慢轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，觀察乒乓球做什么運動？然后加快轉(zhuǎn)速，再觀察乒乓球做什么運動？（請一位學(xué)生上來做實驗）問：當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動很慢時，是什么力提供乒乓球做圓周運動的向心力？對乒乓球進(jìn)行受力分析，受到支持力，重力和指向圓心的摩擦力，這個摩擦力就提供了乒乓球作圓周運動的向心力。當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動變快時，此時需要的向心力變大了，提供的向心力即摩擦力不足以提供乒乓球做圓周運動所需的向心力時，乒乓球就會遠(yuǎn)離圓心做運動。所以大家看到乒乓球掉下來。2 / 6問：如果向心力突然消失（），會出現(xiàn)什么情況？下面是一個實驗，請同學(xué)們上來做一下，在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)易拉罐，然后突然放手?？匆桌拮鍪裁催\動？易拉罐將

4、作何種運動？（沿切線方向飛出去）為什么？（易拉罐由于慣性要保持原來沿切線方向的運動狀態(tài)）那它在做圓周運動時有無慣性？（有）那為什么沒有沿切線方向飛出去？（因為受到向心力作用，向心力總是持續(xù)將它拉到圓周上來，使物體同圓心的距離保持不變）。若現(xiàn)在力m2r，物體將怎樣運動？觀察與思考（做實驗）（轉(zhuǎn)盤）叫學(xué)生上去做實驗。問：小球做圓周運動的向心力由誰來提供？若現(xiàn)在力m2r，小球?qū)⒃鯓舆\動？（ 提示：會不會沿切線？為什么？會不會沿圓周？為什么？在什么范圍內(nèi)飛出去？）(沿圓周和切線之間某一曲線飛出)。（展示轉(zhuǎn)盤課件）剛才我們一起分析了，不同力作用下球的運動情況，大家注意觀察狀態(tài)，球作圓周運動，球離圓心距離

5、不變，但、狀態(tài)的球呢？（離圓心距離越來越遠(yuǎn)）我們就把這種現(xiàn)象叫離心現(xiàn)象，有哪位同學(xué)能給離心現(xiàn)象下個定義：做勻速圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運動所需向心力的情況下，就會做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動，這種現(xiàn)象就稱為離心現(xiàn)象。（板書）（文字課件）演示片（離心實驗課件）1.離心現(xiàn)象的本質(zhì)物體慣性的表現(xiàn)問：離心運動是背心運動嗎？學(xué)生討論對比分析可得，離心運動不是沿著半徑背離圓心的運動，而是沿著切線或曲線離心的運動做勻速圓周運動的物體，由于本身有慣性，總是想沿著切線方向運動，只是由于向心力作用，使它不能沿切線方向飛出，而被限制著沿圓周運動。如果提供向心力的合外力突然消失，物體由于本身的慣性

6、，將沿著切線方向運動，這也是牛頓第一定律的必然結(jié)果。如果提供向心力的合外力減小，使它不足以將物體限制在圓周上，物體將做半徑變大的圓周運動。此時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心，但“遠(yuǎn)離”不能理解為“背離”。做離心運動的物體并非沿半徑方向飛出，而是運動半徑越來越大 。一旦向心力突然消失，物體就沿切線方向飛去，離圓心越來越遠(yuǎn)。例如用細(xì)繩拉著在豎直平面做勻速圓周運動的易拉罐，如果細(xì)繩突然斷了，小球就沿切線方向飛去；用旋轉(zhuǎn)的砂輪磨制刀具時，原來做勻速圓周運動的砂輪微粒，磨落后將沿切線飛去。除了向心力突然消失外，在合外力F不足以提供物體做圓周運動所需的向心力，即供需雙方不能滿足需要時，物體將偏離原來運動的軌道。當(dāng)F&

7、lt;mrw2時，物體將沿切線和圓周之間的某條曲線運動，離圓心越來越遠(yuǎn)。如剛才轉(zhuǎn)盤實驗。通過分析，起初做什么運動的物體才會做離心運動？（做圓周運動的物體）為什么物體會做離心運動呢？（合外力不足以提供向心力即F供F需-這才是根本的原因。所以物體做離心運動的條件是：合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力。那么解決這類問題時就一定要找到供和需 ，分析供需關(guān)系，那怎么知道供大小（受力分析），又怎樣知道需大?。ǚ治鲞\動形式）。好，下面我們就一起看幾個利用離心運動的例子。（傘甩水）那位同學(xué)來說一下，水滴為什么會被甩出。師：當(dāng)然對一個現(xiàn)象，首先你要提出你研究的問題(水滴為什么會甩出)，然后再確定你

8、的研究對象(小水滴)，小水滴作何種運動?(圓周運動)。作圓周運動的物體一定要有力指向圓心提供向心力，這里是什么力提供?(傘與水滴的附著力提供)。物體作圓周運動所需向心力F需=m2r。滿足什么條件時才會將水甩出(當(dāng)較小時，F(xiàn)足夠提供所需向心力，所以水不會被甩出而做圓周運動，而當(dāng)較大時，F(xiàn)已不足以提供水滴所需向心力，(F供F需，這時水滴將作離心運動而被甩出。利用這種現(xiàn)象制成的還有離心干燥器，它是一種離心機械。大家看和我們家里什么家用電器相似(洗衣機脫水桶)。原理已經(jīng)清楚了，假如說我要提高它的脫水效果，你認(rèn)為可以作何種改進(jìn)？（可以增大和r）為什么？（這樣可以增大需使供需相差更大），很好！現(xiàn)在洗衣機就

9、是根據(jù)這種思想作了改進(jìn)，提高了轉(zhuǎn)速，并讓洗衣和干衣共用一個較大的桶。我們來看看脫水筒是怎么工作的（看課件洗衣機）請一位同學(xué)來說說脫水筒工作時的原理，離心脫水器的圓筒器上開有很多小孔，把濕的物體放在圓筒里，當(dāng)圓筒轉(zhuǎn)動得相當(dāng)快時水滴跟物體的附著力小于做圓周運動需要的向心力，水滴就離開物體，穿過小孔而沿切線與圓周之間的曲線飛出，這樣就把濕物體上的水甩掉了。另外，在醫(yī)院里也常用到離心機械，我們生病了到醫(yī)院總免不了量體溫，我們知道體溫計與普通溫度計不同，有一個縮口，當(dāng)量好體溫后，由于縮口阻力，升到上段的水銀柱受到縮口阻力不能自動縮回玻璃泡，玻璃泡中水銀收縮，這樣就形成了一個真空區(qū)，為讓水銀柱縮回玻璃泡，

10、醫(yī)生怎么做？（用力甩），顯然若每天用幾百個溫度計都一個個甩，是很費時費力的，你能否給他設(shè)計一個簡單機械成批處理呢?生：讓溫度計玻璃泡朝外做圓周運動，增加轉(zhuǎn)速，讓水銀柱做離心運動而流回玻璃泡。師：為什么會做離心運動呢？生：縮口的阻力所提供的向心力小于水銀柱做圓周運動所需要的向心力。師：還是因為供需師：醫(yī)院還經(jīng)常用到離心沉淀機，它可以快速沉淀實現(xiàn)固液分離。這里是CuSO4和Ba(OH)2混合反應(yīng)生成了沉淀，其中一個試管在自然條件下沉淀，而另兩個用離心機，讓轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)分，大家比較一下。從它的外部形狀你們想出它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)嗎？為什么會沉淀呢？大家來看課件（離心沉淀器）師：當(dāng)然，離心運動在日常生活中有著許多

11、應(yīng)用。如小朋友愛吃的“棉花糖”，它的制作方法也應(yīng)用了離心運動的原理，請兩位同學(xué)上來做實驗。師：通過剛才的事例的分析大家能否歸納一下我們怎樣來更好利用離心運動？（可以增大需或減小供；提示：離心運動的成因）三離心現(xiàn)象的危害師：離心運動是否就是百利而無一害呢？實際上，有些離心運動我們應(yīng)該去防止。如：賽車離心運動。（看課件電影汽車）要防止當(dāng)然要分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和本質(zhì)。下面我們就一起來分析，我們研究誰？（汽車），起初車做何種運動？（圓周運動）向心力由什么力提供？（靜摩擦力），車所需向心力為多大？（需=mv2/r）車為什么會做離心運動？（供<需，供最大靜最大，而v過大，使需過大），問題本質(zhì)是找到了，現(xiàn)在就應(yīng)來解決了，大家看如何解決呢？ 生：限制v（為什么？） 以減小需    增大r(為什么？)以減小F需師：剛才同學(xué)是從減小需入手，還可從哪里入手？生：增大