44離心運(yùn)動(dòng)課件31(魯科版必修2)

第4節(jié)離心運(yùn)動(dòng)第4節(jié)離心運(yùn)動(dòng)11．知道離心運(yùn)動(dòng)及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件。2.會(huì)應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析離心運(yùn)動(dòng)。3.知道離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止。1．知道離心運(yùn)動(dòng)及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件。2重點(diǎn)：離心運(yùn)動(dòng)及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件。難點(diǎn)：應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止。重點(diǎn)：離心運(yùn)動(dòng)及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件。3一、離心運(yùn)動(dòng)1．離心運(yùn)動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，逐漸_____圓心的運(yùn)動(dòng)。2．物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的_______。遠(yuǎn)離向心力一、離心運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)離向心力4二、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止1．離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用離心_______和離心沉淀器。2．離心運(yùn)動(dòng)的防止車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)要_____以及轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪和飛輪要_____。干燥器限速限速二、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止干燥器限速限速5【判一判】（1）物體做離心運(yùn)動(dòng)是由于受到離心力的作用。()（2）洗衣機(jī)的脫水筒是利用離心運(yùn)動(dòng)的原理工作的。()（3）離心運(yùn)動(dòng)的軌跡還是圓。()（4）變速圓周運(yùn)動(dòng)是離心運(yùn)動(dòng)。()【判一判】6提示：（1）物體做離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)楹贤饬π∮谖矬w做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力而導(dǎo)致物體遠(yuǎn)離圓心的現(xiàn)象，并非是受到離心力的作用，故（1）錯(cuò)。（2）當(dāng)洗衣機(jī)的脫水筒快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，脫水筒內(nèi)衣物與水之間的附著力小于水做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，水就與衣物脫離，甩出脫水筒，故（2）對(duì)。（3）當(dāng)合力不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，物體做離心運(yùn)動(dòng)，其軌跡不再是圓，故（3）錯(cuò)誤。（4）變速圓周運(yùn)動(dòng)中速率發(fā)生變化，但仍然是圓周運(yùn)動(dòng)，不是離心運(yùn)動(dòng)，故（4）錯(cuò)誤。提示：（1）物體做離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)楹贤饬π∮谖矬w做圓周運(yùn)動(dòng)所需7

離心現(xiàn)象1.（1）試探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體失去向心力的作用后的運(yùn)動(dòng)情況。提示：如果向心力消失，物體由于慣性，會(huì)沿圓周的切線方向飛出去。離心現(xiàn)象8（2）如果物體所受的合力不足以提供向心力，物體會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？提示：如果物體所受的合力不足以提供向心力，物體雖不能沿切線方向飛出去，但會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心，做離心運(yùn)動(dòng)。（2）如果物體所受的合力不足以提供向心力，物體會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？92.試結(jié)合生活實(shí)際，舉出物體做離心運(yùn)動(dòng)的例子，并選擇兩例說(shuō)出這些物體的離心運(yùn)動(dòng)是如何發(fā)生的。提示：（1）離心運(yùn)動(dòng)的例子：①汽車轉(zhuǎn)彎②洗衣機(jī)脫水③棉花糖④魔盤(pán)游戲⑤轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪打磨工件時(shí)脫落顆粒的運(yùn)動(dòng)⑥制作無(wú)縫鋼管（2）①汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心運(yùn)動(dòng)發(fā)生的原因：當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需要的向心力增大，而地面能夠提供的最大靜摩擦力不足以提供向心力時(shí),會(huì)因離心運(yùn)動(dòng)造成交通事故。2.試結(jié)合生活實(shí)際，舉出物體做離心運(yùn)動(dòng)的例子，并選擇兩例說(shuō)出10②洗衣機(jī)脫水時(shí)水滴做離心運(yùn)動(dòng)的原因：當(dāng)洗衣機(jī)脫水筒轉(zhuǎn)速增大時(shí)，濕衣服里的水滴速度增大，所需要的向心力增大，當(dāng)衣服對(duì)水的附著力不足以提供水滴所需要的向心力時(shí)，會(huì)因離心運(yùn)動(dòng)造成水滴和衣服的分離。②洗衣機(jī)脫水時(shí)水滴做離心運(yùn)動(dòng)的原因：當(dāng)洗衣機(jī)脫水筒轉(zhuǎn)速增大時(shí)113.試用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析物體做離心運(yùn)動(dòng)的原因。提示：如圖所示（1）提供的外力F超過(guò)所需的向心力,物體靠近圓心運(yùn)動(dòng)。（2）提供的外力F恰好等于所需的向心力,物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3.試用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析物體做離心運(yùn)12（3）提供的外力F小于所需的向心力,物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。（4）當(dāng)F=0時(shí)物體將沿切線方向飛出，做直線運(yùn)動(dòng)。（3）提供的外力F小于所需的向心力,物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。13【知識(shí)點(diǎn)撥】離心現(xiàn)象的本質(zhì)1.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身有慣性，總是沿著圓周的切線方向運(yùn)動(dòng)。向心力的作用效果是改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，如果物體受到的外力恰好等于向心力，物體就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)F=mrω2。2.做圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力突然消失（F=0）或外力不足以提供向心力（F＜mrω2），則物體的速度方向?qū)⒉辉僮兓?，由于慣性，物體將沿此時(shí)的速度方向飛出或是逐漸遠(yuǎn)離圓心?！局R(shí)點(diǎn)撥】143.如果外力大于所需要的向心力（F>mrω2），物體在做圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)將向圓心靠近，將做近心運(yùn)動(dòng)。3.如果外力大于所需要的向心力（F>mrω2），物體在做圓周15【探究歸納】離心運(yùn)動(dòng)條件及其動(dòng)力學(xué)分析1.離心運(yùn)動(dòng)：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。2.物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件：合外力突然消失或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。3.動(dòng)力學(xué)分析（1）勻速圓周運(yùn)動(dòng)→F=mrω2;（2）離心運(yùn)動(dòng)→F<mrω2;（3）近心運(yùn)動(dòng)→F>mrω2。【探究歸納】16【典例1】一根長(zhǎng)l=0.625m的細(xì)繩，一端拴一質(zhì)量m=0.4kg的小球，使其在豎直平面內(nèi)繞繩的另一端做圓周運(yùn)動(dòng)，(g取10m/s2)求：（1）小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度;（2）若小球以速度v=3.0m/s通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)，繩對(duì)小球的拉力多大？若此時(shí)繩突然斷了，小球?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)?【典例1】一根長(zhǎng)l=0.625m的細(xì)繩，一端拴一質(zhì)量m=017【思路點(diǎn)撥】解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵是:（1）理解小球通過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件；（2）明確小球在最高點(diǎn)時(shí)由誰(shuí)提供向心力；（3）繩斷后根據(jù)小球的受力情況判斷運(yùn)動(dòng)情況。【思路點(diǎn)撥】18【解析】（1）如圖所示，此時(shí)小球的速度就是通過(guò)圓周最高點(diǎn)的最小速度v0，由向心力公式有：解得：（2）小球通過(guò)圓周最高點(diǎn)時(shí)，若速度v大于最小速度v0，所需的向心力F向?qū)⒋笥谥亓，這時(shí)繩對(duì)小球要施拉力F，此時(shí)有即若在最高點(diǎn)時(shí)繩子突然斷了，小球只在重力作用下沿切線方向飛出做平拋運(yùn)動(dòng)。答案：（1）2.5m/s(2)1.76N平拋運(yùn)動(dòng)【解析】（1）如圖所示，此時(shí)小球的速度19【變式訓(xùn)練】汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)經(jīng)常會(huì)因?yàn)檐囁龠^(guò)快而釀成事故。汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎，地面的摩擦力已達(dá)到最大，當(dāng)汽車的速度增大為原來(lái)的2倍時(shí)，則汽車轉(zhuǎn)彎的軌道半徑必須()A.至少增大到原來(lái)的4倍B.至少增大到原來(lái)的2倍C.至少增大到原來(lái)的倍D.減小到原來(lái)的【解析】選A。汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，地面對(duì)汽車的摩擦力提供汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力，根據(jù)牛頓第二定律可得：當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度增大為原來(lái)的2倍時(shí)，要保證向心力不變，則汽車轉(zhuǎn)彎的軌道半徑至少增大為原來(lái)的4倍，正確答案為A?！咀兪接?xùn)練】汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)經(jīng)常會(huì)因?yàn)檐囁龠^(guò)快而釀成事故。20離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止1.試分析汽車為什么不能急轉(zhuǎn)彎。提示：汽車急速行駛時(shí)，需要的向心力隨速度v的增加而增大，如果所需向心力大于提供的向心力，也就是說(shuō)提供的向心力不足以維持汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)212.請(qǐng)觀察現(xiàn)象：把一塊濕布放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里，網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，濕布條不會(huì)變干，而當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，濕布條會(huì)變干，思考：原因是什么？提示：網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)：水滴跟物體的附著力F足以提供所需的向心力，使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較快時(shí)：附著力F不足以提供所需的向心力，水滴就做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)網(wǎng)孔，飛到網(wǎng)籠外面。2.請(qǐng)觀察現(xiàn)象：把一塊濕布放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里，網(wǎng)籠轉(zhuǎn)223.試分析用離心機(jī)把體溫計(jì)中的水銀甩回玻璃泡內(nèi)的原理。提示：體溫計(jì)盛水銀的玻璃泡上方有一段非常細(xì)的縮口，測(cè)定體溫后，升到縮口上方的水銀柱因受縮口的阻力不能自動(dòng)縮回玻璃泡內(nèi)，在醫(yī)院里將許多用過(guò)的體溫計(jì)裝入水袋內(nèi)放在離心機(jī)上，轉(zhuǎn)動(dòng)離心機(jī)，可把水銀柱甩回到玻璃泡內(nèi)。當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，縮口的阻力F足以提供所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得很快時(shí)，阻力F不足以提供所需的向心力，水銀柱做離心運(yùn)動(dòng)而回到玻璃泡內(nèi)。3.試分析用離心機(jī)把體溫計(jì)中的水銀甩回玻璃泡內(nèi)的原理。234.試討論日常生活中，我們見(jiàn)到的哪些現(xiàn)象（或機(jī)械）是防止出現(xiàn)離心運(yùn)動(dòng)的。提示：例如汽車、火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)要限速，若速度超過(guò)允許范圍，就會(huì)因離心現(xiàn)象而造成嚴(yán)重交通事故。高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪，若轉(zhuǎn)速過(guò)大，使構(gòu)成砂輪的砂粒間的作用力不足以提供其所需的向心力，就會(huì)引起砂輪某些組成部分的離心現(xiàn)象而造成事故，因此砂輪要控制轉(zhuǎn)速和半徑。4.試討論日常生活中，我們見(jiàn)到的哪些現(xiàn)象（或機(jī)械）是防止出現(xiàn)24【探究歸納】1.應(yīng)用：（1）離心干燥器（2）離心沉淀器（3）洗衣機(jī)的脫水筒（4）離心水泵2.危害與防止（1）汽車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題（2）轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪和飛輪要限速【探究歸納】25【規(guī)律方法】離心運(yùn)動(dòng)的防止方法（1）減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減小。如車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)要減速，轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪和飛輪要限速。（2）增大合外力，使其達(dá)到物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力。如增大轉(zhuǎn)彎路面的粗糙程度，可以增大車輛與路面間的最大靜摩擦力?！疽?guī)律方法】26【典例2】如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤(pán)上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B，它們與盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，燒斷細(xì)線，則兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況是()A.兩物體均沿切線方向滑動(dòng)B.兩物體均沿半徑方向滑動(dòng)，離圓盤(pán)圓心越來(lái)越遠(yuǎn)C.兩物體仍隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)D.物體B仍隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體A發(fā)生滑動(dòng)，離圓盤(pán)圓心越來(lái)越遠(yuǎn)【典例2】如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤(pán)上，27【思路點(diǎn)撥】在分析類似問(wèn)題時(shí)我們要注意應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方法來(lái)分析，并注意臨界條件的應(yīng)用，這是解決此類問(wèn)題的關(guān)鍵?！舅悸伏c(diǎn)撥】28【解析】選D。在燒斷之前，每個(gè)物體的向心力均是由靜摩擦力及細(xì)線拉力的合力來(lái)提供，此時(shí)兩物體隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，具有共同的角速度，所以剛好未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)有對(duì)A物體F+fmax=mω2RA，對(duì)B物體fmax-F=mω2RB,當(dāng)細(xì)線被燒斷時(shí)，F(xiàn)=0，A物體所受的最大靜摩擦力小于它所需要的向心力，故A物體做離心運(yùn)動(dòng)；B物體所受的靜摩擦力變小，直至與它所需要的向心力相等為止，故B物體仍隨圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故D正確?！窘馕觥窟xD。在燒斷之前，每個(gè)物體的向心力均是由靜摩擦力29【變式訓(xùn)練】（2012·濟(jì)南高一檢測(cè)）高速列車已經(jīng)成為世界上重要的交通工具之一，如圖所示，北京至天津高速列車速度可達(dá)360km/h。一輛高速列車以恒定的速率在半徑為2000m的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則()【變式訓(xùn)練】（2012·濟(jì)南高一檢測(cè)）高速列車已經(jīng)成為世界上30A.乘客做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度為5m/s2B.乘客做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度為0.5m/s2C.列車進(jìn)入彎道時(shí)一般要加速D.乘客隨列車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度不變【解析】選A。乘客隨列車以360km/h的速率沿半徑為2000m的圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度m/s2=5m/s2，A對(duì)，B錯(cuò)。乘客隨列車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小不變，方向時(shí)刻變化，D錯(cuò)。列車進(jìn)入彎道時(shí)需要減小軌道給車提供的向心力從而確保安全，由公式知，列車一般要減速，C錯(cuò)。A.乘客做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度為5m/s231【溫馨提示】生活中的離心運(yùn)動(dòng)十分常見(jiàn)，為了更有效地利用離心運(yùn)動(dòng)和防止有害離心運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，我們常常要對(duì)有關(guān)離心現(xiàn)象進(jìn)行分析計(jì)算?！緶剀疤崾尽可钪械碾x心運(yùn)動(dòng)十分常見(jiàn)，為了更有效地利用離心運(yùn)32【典例】如圖所示是離心試驗(yàn)器的原理圖，可以用離心試驗(yàn)器來(lái)研究過(guò)荷對(duì)人體的影響，測(cè)試人的抗荷能力。離心試驗(yàn)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)試者做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)觀察到圖中的直線AB（即垂直于座位的直線）與水平桿成30°角，被測(cè)試者對(duì)座位的壓力是他所受重力的多少倍？考查內(nèi)容離心運(yùn)