2024年新教材高中物理第二章圓周運動第四節(jié)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)案粵教版必修2

PAGE5-第四節(jié)離心現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標STSE情境導(dǎo)學(xué)1.通過生活現(xiàn)象了解離心運動實例.2.知道物體做離心運動的條件.（重點）3.通過實例分析了解離心運動的應(yīng)用與防止eq\a\vs4\al(賽車滑離賽道,做離心運動)eq\a\vs4\al(鏈球沿切線飛,出做離心運動)學(xué)問點一離心現(xiàn)象離心現(xiàn)象：做圓周運動的物體，在所受向心力突然消逝或合力不足以供應(yīng)維持圓周運動所需向心力的狀況下，會做漸漸遠離圓心的運動.學(xué)問點二離心現(xiàn)象的應(yīng)用1.利用離心現(xiàn)象工作的機械叫作離心機械，如洗衣機的脫水筒和離心分別器.2.車輛轉(zhuǎn)彎時要限速是防止發(fā)生離心現(xiàn)象.3.工廠里，在砂輪的外側(cè)加一個防護罩是防止離心現(xiàn)象發(fā)生時產(chǎn)生危害.小試身手1.下列現(xiàn)象中，與離心運動無關(guān)的是（）A.汽車轉(zhuǎn)彎時速度過大，乘客感覺往外甩B.洗衣機脫水筒旋轉(zhuǎn)，將衣服上的水甩掉C.汽車急剎車時，乘客身體向前傾D.運動員投擲鏈球時，在高速旋轉(zhuǎn)的時候釋放鏈球解析：選項A、B是由于合外力不足以供應(yīng)向心力，做離心運動，A、B正確；選項C是由于慣性，當汽車急剎車時，乘客的身體由于慣性將向前傾，C錯誤；選項D是由于合外力消逝而做離心運動，D正確.答案：C2.下列現(xiàn)象中，不是利用離心現(xiàn)象的是（）A.用洗衣機脫水B.汽車轉(zhuǎn)彎時要減速C.用離心沉淀器分別物質(zhì)D.轉(zhuǎn)動雨傘，可以去除雨傘上的一些水解析：洗衣機脫水，是利用了離心現(xiàn)象，故A正確；汽車轉(zhuǎn)彎時要減速，是防止離心現(xiàn)象，故B錯誤；用離心沉淀器分別物質(zhì)，是利用了離心現(xiàn)象，故C正確；轉(zhuǎn)動雨傘，可以去除雨傘上的一些水，是利用了離心現(xiàn)象.故D正確.故選B.答案：B學(xué)習(xí)小結(jié)1.離心現(xiàn)象的定義.2.離心現(xiàn)象的應(yīng)用.3.離心現(xiàn)象的防止探究一離心運動的動力學(xué)分析1.離心運動的實質(zhì)：離心運動是物體漸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勢，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，供應(yīng)向心力的外力突然消逝或者外力不能供應(yīng)足夠大的向心力.3.離心運動、近心運動的推斷：物體做圓周運動是離心運動還是近心運動，由實際供應(yīng)的向心力Fn與所需向心力eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m\f(v2,r)或mrω2))的大小關(guān)系確定.（1）若Fn＝mrω2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或m\f(v2,r)))，即“供應(yīng)”滿意“須要”，物體做圓周運動.（2）若Fn>mrω2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或m\f(v2,r)))，即“供應(yīng)”大于“須要”，物體做半徑變小的近心運動.（3）若Fn<mrω2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或m\f(v2,r)))，即“供應(yīng)”不足，物體做離心運動.（4）若Fn＝0，物體做離心運動，沿切線方向飛出.【典例1】如圖所示，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做勻速圓周運動.若小球到達P點時F突然發(fā)生改變，下列關(guān)于小球運動的說法正確的是（）A.F突然消逝，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動B.F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動C.F突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運動D.F突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc漸漸靠近圓心解析：F突然消逝時，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做近心運動，選項C錯誤.答案：A1.關(guān)于離心運動，下列說法中正確的是（）A.物體突然受到離心力的作用，將做離心運動B.做勻速圓周運動的物體，在外界供應(yīng)的向心力突然變大時將做離心運動C.做勻速圓周運動的物體，只要向心力的數(shù)值發(fā)生改變，就將做離心運動D.做勻速圓周運動的物體，當外界供應(yīng)的向心力突然消逝或變小時將做離心運動解析：當物體受到的合力的大小不足以供應(yīng)物體所須要的向心力的大小時，才做離心運動，離心力是不存在的，A錯.向心力突然變大時，物體將做向心運動，B錯.合力大于須要的向心力時，物體要做向心運動，合力小于所須要的向心力時，物體才做離心運動，C錯.當物體受到的合力的大小不足以供應(yīng)物體所需的向心力的大小時，物體就要遠離圓心，做離心運動，D對.答案：D2.物體m用細繩通過光滑的水平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，如圖所示，假如緩慢減小M的質(zhì)量，則物體的軌道半徑r、角速度ω改變狀況是（）A.r不變，ω變小B.r增大，ω減小C.r減小，ω增大D.r減小，ω不變解析：細繩拉力供應(yīng)物體m做圓周運動須要的向心力，當緩慢減小M時，對m的拉力減小，拉力不足以供應(yīng)向心力，物體m做離心運動，運動半徑r增大，由牛頓其次定律得Mg＝T＝mω2r，因為細繩拉力T減小，半徑r增大，因此ω減小，選項B正確.答案：B探究二離心現(xiàn)象的應(yīng)用與防止1.應(yīng)用.離心干燥器、洗衣機的脫水筒、離心分別器等.例如：洗衣機脫水筒在甩干衣物時，正是利用了水滴的離心運動.脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時，水滴跟物體的附著力F足以供應(yīng)所需的向心力，使水滴做圓周運動.當脫水筒轉(zhuǎn)得比較快時，附著力F不足以供應(yīng)所需的向心力，于是水滴做離心運動，穿過筒上的小孔，飛到孔外.2.防止.轉(zhuǎn)彎限速、砂輪加防護罩等.例如：汽車轉(zhuǎn)彎時要防止離心運動的發(fā)生.在水平馬路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由車輪與路面間的靜摩擦力供應(yīng).假如轉(zhuǎn)彎時速度過大，所需向心力F向大于最大靜摩擦力fmax時，汽車將做離心運動，簡單造成交通事故.因此，在馬路彎道處車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度.3.常見的幾種離心運動.離心運動試驗圖原理圖現(xiàn)象及結(jié)論洗衣機脫水筒當水滴跟衣物的附著力F不足以供應(yīng)向心力，即F<mω2r時，水滴做離心運動而離開衣物汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎當最大靜摩擦力不足以供應(yīng)向心力，即fmax<meq\f(v2,r)時，汽車做離心運動用離心機把體溫計的水銀甩回玻璃泡中當離心機快速旋轉(zhuǎn)，縮口處對水銀柱的阻力不足以供應(yīng)向心力時，水銀柱做離心運動進入玻璃泡內(nèi)【典例2】下列哪個現(xiàn)象是利用了物體產(chǎn)生離心運動（）A.離心水泵工作時B.車轉(zhuǎn)彎時要限制速度C.馬路彎道的轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)計得很大D.轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大解析：離心水泵工作就是應(yīng)用了水的離心運動，故A正確；因為F向＝meq\f(v2,r)，所以速度越快，所需的向心力就越大，汽車轉(zhuǎn)彎時要限制速度，來減小汽車所需的向心力，防止離心運動，同時增大轉(zhuǎn)彎半徑也可以防止離心運動，故B、C錯誤；因為F向＝meq\f(v2,r)，所以轉(zhuǎn)速很高的砂輪所需的向心力就大，轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑做得太大，就會出現(xiàn)砂輪承受不了巨大的力而斷裂，出現(xiàn)離心運動，所以砂輪要做得小一些，故D錯誤.答案：A3.下列事例利用了離心現(xiàn)象的是（）A.自行車賽道傾斜B.汽車減速轉(zhuǎn)彎C.汽車上坡前加速D.利用旋轉(zhuǎn)拖把脫水解析：自行車賽道傾斜，就是應(yīng)用了支持力與重力的合力供應(yīng)向心力，防止產(chǎn)生離心運動，故A錯誤；因為F向心＝meq\f(v2,r)，所以速度越快，所需的向心力就越大，汽車轉(zhuǎn)彎時要限制速度，來減小汽車所需的向心力，防止離心運動，故B錯誤；汽車上坡前加速，與離心運動無關(guān)，故C錯誤；利用旋轉(zhuǎn)拖把脫水，就是利用了離心運動，故D正確.答案：D4.在日常生活中有很多地方須要留意離心現(xiàn)象造成的危害，下列措施不是用于預(yù)防離心現(xiàn)象危害的是（）A.在平直的校內(nèi)路面上設(shè)置減速帶B.在砂輪的外側(cè)加防護罩C.在鐵餅的投擲區(qū)域修建鋼絲網(wǎng)D.在道路的拐彎處直立限速標示牌解析：在平直的校內(nèi)路面上設(shè)置減