高中物理 第2章 第3节 离心现象及其应用同步课件 粤教版必修2.ppt

第三节离心现象及其应用 一 离心现象1 定义 做圆周运动的物体 逐渐 的现象 2 条件 物体所受合外力 或不足以提供圆周运动所需的 远离圆心 突然消失 向心力 二 离心现象的应用1 应用 离心 离心分离器 脱水桶 投掷链球 2 危害与防止 车辆转弯时易出现交通事故 拐弯时应减少 干燥器 速度 一 对离心运动的理解1 离心运动的实质 离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象 它的本质是物体惯性的表现 做圆周运动的物体 总是有沿着圆周切线飞出去的趋向 之所以没有飞出去 是因为受到向心力作用的缘故 2 离心运动的受力特点 物体做离心运动并非受到 离心力 的作用 而是外力不足以提供向心力的结果 离心力 根本就不存在 因为根本找不到 离心力 的施力物体 3 合外力与向心力的关系 如下图 1 若f合 mr 2或f合 物体做匀速圆周运动 即 提供 满足 需要 2 若f合 mr 2或f合 物体做半径变小的近心运动 即 提供过度 也就是 提供 大于 需要 3 若f合 mr 2或f合 则外力不足以将物体拉回到原轨道上 而做离心运动 即 需要 大于 提供 或 提供不足 4 若f合 0 则物体沿切线方向做直线运动 二 离心现象的应用1 常见几种离心运动对比图示 续上表 2 离心现象的防止 1 减小物体运动的速度 使物体做圆周运动是所需的向心力减小 2 增大合外力 使其达到物体做圆周运动时所需的向心力 3 常见实例 汽车在公路上转弯处限速 在水平公路上行驶的汽车 转弯时所需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 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 飞轮内部分子间的作用力不足以提供需的向心力时 离心运动会使它们破裂 甚至酿成事故 离心运动的特点 关于离心运动 下列说法中正确的是 a 物体突然受到离心力的作用 将做离心运动b 做匀速圆周运动的物体 当提供向心力的合外力突然变大时将做离心运动c 做匀速圆周运动的物体 只要提供向心力的合外力的数值发生变化 就将做离心运动d 做匀速圆周运动的物体 当提供向心力的合外力突然消失或变小时将做离心运动 解析 物体做什么运动取决于物体所受合外力与物体所需向心力的关系 只有当提供的向心力小于所需要的向心力时 物体做离心运动 所以做离心运动的物体并没有受到所谓的离心力的作用 离心力没有施力物体 所以离心力不存在 由以上分析可知d正确 答案 d思维总结 1 物体做离心运动时易错误地认为物体受到了离心力的作用 其原因是误认为有向心力必有离心力 当物体受到所谓的 离心力 时 便做离心运动 对于该问题要清楚力和运动的关系 如 向心力突然消失时 物体将沿切 线飞出 即保持匀速直线运动 这正是物体惯性的表现 所以离心运动的本质原因是物体的惯性 条件是向心力突然消失或不足以提供物体所需的向心力 2 易产生的另一个错误是误认为做离心运动的物体的运动轨道一定是直线 其原因是误认为物体做离心运动的 离心 指的是沿半径向外 只有做沿半径向外的直线运动才是 离心 运动 出现这一错误的原因还是没有从离心运动的本质 惯性的角度认识这一运动 变式训练 1 一个做匀速圆周运动的物体 当实际提供的向心力小于其所需要的向心力m 2r时 则 a 将沿切线方向飞出做匀速直线运动b 将做靠近圆心的曲线运动c 将做远离圆心的曲线运动d 将做平抛运动 c 离心运动的应用 如图所示 a b两个物体放在水平的旋转圆台上 动摩擦力因数均为 a的质量为2m b的质量为m a b距转轴的距离分别为r和2r 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 当圆台旋转并且转速增大时 哪个物体先开始滑动 求a b将要滑动时圆台的角速度 a和 b分别为多少 变式训练 2 下列说法中错误的是 a 提高洗衣机脱水筒的转速 可以使衣服甩得更干b 转动带有雨水的雨伞 水滴将沿圆周半径方向离开圆心c 为了防止发生事故 高速转动的砂轮 飞轮等不能超过允许的最大转速d 离心水泵利用了离心运动的原理 b 基础达标 1 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 物体的运动情况是 a 沿半径方向接近圆心b 沿半径方向远离圆心c 沿切线方向做直线运动d 仍维持圆周运动 c 2 半径为r的光滑半圆球固定在水平面上 顶部有一个小物体a 今给它一个水平的初速度v0 则物体将 a 沿球面下滑到水平面b 先沿球面下滑一段 然后离开球面做斜下抛运动c 按半径大于r的新的圆弧轨道做圆周运动d 立即离开半球做平抛运动 d 3 双选 做离心运动的物体 它的速度变化情况是 a 速度的大小不变 方向改变b 速度的大小改变 方向不变c 速度的大小和方向可能都改变d 速度的大小和方向可能都不变 cd 4 双选 为了防止汽车在水平路面上转弯时出现 打滑 现象 可以 a 增大汽车转弯时的速度b 减小汽车转弯时的速度c 增大汽车与路面间的摩擦d 减小汽车与路面间的摩擦 bc 5 双选 洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上 则此时 a 衣服受到重力 筒壁的弹力和摩擦力b 衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力c 筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大d 筒壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大 ac 6 物体做离心运动时 运动轨迹的形状为 a 一定是直线b 一定是曲线c 可能是直线也可能是曲线d 可能是一个圆 解析 离心运动是指合力突然变为零或合力不足以提供向心力时物体逐渐远离圆心的运动 若合力突然变为零 物体沿切线方向做直线运动 若合力比向心力小 物体做曲线运动 但逐渐远离圆心 故a b d错 c对 答案 c 能力提升 7 在地球赤道上放一小物体 现假设地球对小物体的引力突然消失 则小物体相对地面将 a 水平向东飞去 b 原地不动 c 向上并渐偏向东方飞去 d 向上并渐偏向西方飞去 解析 小物体向心力突然消失 将沿切线飞去 做匀速直线运动 以地面为参照物 小物体将向上并渐偏向西方飞去 故d正确 答案 d 8 下列关于匀速圆周运动的说法中正确的是 a 因为向心加速度的大小不变 故是匀变速运动b 由于向心加速度的方向变化 故是变加速运动c 用线系着的物体在光滑水平面上做匀速圆周运动 线断后 物体受到 离心力 作用而背离圆心运动d 向心力和离心力一定是一对作用力和反作用力 解析 匀速圆周运动是加速度大小不变方向时刻改变的运动 故a错误 b正确 向心力是物体做匀速圆周运动时受到的合力 离心力 根本不存在 故c d错误 选b 答案 b 9 在匀速转动的小型风扇扇叶上趴着一个相对扇叶静止的小虫 则小虫相对扇叶的运动趋势是 a 沿切线方向b 沿半径指向圆心c 沿半径背离圆心d 无相对运动趋势 解析 可由静摩擦力的方向判断运动趋势的方向 小虫受到静摩擦力做向心力 指向圆心 故小虫相对扇叶的运动趋势是沿半径背离圆心 故c正确 答案 c 10 如图所示 一质量为m的物块 在细线的拉力作用下 沿较大的光滑平面做匀速圆周运动 当细线突然断裂时 a 将沿切线方向做匀速直线飞出b 将做靠近圆心的曲线运动c 将做远离圆心的曲线运动d 沿断裂时细线的方向向外匀速飞出 解析 据题意 细线断裂后 物块所受合力为零 将沿速度的方向做匀速直线运动 故a正确 b c d错误答案 a 11 双选 假定雨伞面完全水平 旋转时 其上一部分水滴甩出来 下面关于伞面上雨滴的受力和运动情况的说法中正确的是 a 越靠近转动轴的雨滴的向心加速度越小b 雨滴离开雨伞时是沿半径方向离心而去的c 雨滴离开雨伞后对地的运动为平抛运动d 雨伞转得越快 雨滴