研究离心现象及其应必修二教案.doc

第4节 研究离心现象及其应用马军虎第4节 研究离心现象及其应用教材分析 教材首先分析了离心现象发生的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想 做匀速圆周运动的物体，在合外力突然消失或者合外力不足以提供所需的向心力时，将做逐渐远离圆心的运动，此种运动叫“离心运动”。在半径不变时物体做圆周运动所需的向心力是与角速度的平方(或线速度的平方)成正比的若物体的角速度增加了，而向心力没有相应地增大，物体到圆心的距离就不能维持不变，而要逐渐增大使物体沿螺线远离圆心若物体所受的向心力突然消失，则将沿着切线方向远离圆心而去人们利用离心运动原理制成的机械，称为离心机械例如离心分液器、离心加速器、离心式水泵、离心球磨机等都是利用离心运动的原理当然离心运动也是有害的，应设法防止。例如砂轮的转速若超过规定的最大转速，砂轮的各部分将因离心运动而破碎又如火车转弯时，若速度太大会因倾斜的路面和铁轨提供给它的向心力不足以维持它做圆周运动，就会因离心运动而造成出轨事故 学习离心运动的概念时通过充分讨论让学生明确几点： 第一，做圆周运动的物体一旦失去向心力或向心力不足，都不能再满足把物体约束在原来的圆周上运动的条件这时会出现物体远离圆心而去的现象 第二，可补充加上提供的向心力F大于物体所需的向心力mr2时，F mr2，表现为向心的趋势(离圆心越来越近)这对学生全面理解“外力必须等于mr2时；物体才可做匀速圆周运动”有好处 第三，离心运动是物体具有惯性的表现而不是物体受到“离心力”作用的结果有些学生可能提出，“离心力”的问题. 关于离心运动的应用和防止可引导同学讨论完成 三维目标 知识与技能 1知道什么是离心运动； 2知道物体做离心运动的条件； 3了解离心运动的应用和防止 过程与方法 、 1通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力； 2培养学生应用理论知识解决实际问题的能力 情感态度与价值观 1通过离心运动的应用和防止的实例分析，使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题；2培养学生用理论解释实际问题的能力与习惯教学重点 ：物体做离心运动所满足的条件 教学难点：对离心运动的理解及其实例分析教学过程导入新课 我们小时候大都喜欢吃棉花糖，而且当时一定非常奇怪为什么一颗一颗的白砂糖，经过机器一转，就变成又松又软的“棉花”不断向外“飞出”?做匀速圆周运动的物体。它所受的合外力恰好提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，物体将怎样运动呢?本节课专门研究这一问题推进新课一，离心运动学生阅读教材，认识离心运动1离心现象 做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向，它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变一旦向心力突然消失，物体就沿切线方向飞去，离圆心越来越远如用细绳拉着在光滑水平面做匀速圆周运动的小球，如果细绳突然断了，小球就沿切线方向飞去；用旋转的砂轮磨制刀具时，原来做匀速圆周的砂轮微粒，磨落后将沿切线飞去多媒体课件展示旋转的砂轮磨制刀具 除了向心力突然消失外，在合外力F不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，物体将偏离原来运动的圆轨道当F mr2时，物体将沿切线和圆周之间的某条曲线运动，离圆心越来越远，如图所示，如在旋转的平台上滴几滴墨水，平台转动较慢时，墨水能随转台做匀速圆周运动，当平台达到一定的转速时，墨水滴将做逐渐远离圆心的运动 2离心运动 做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动 (1)离心运动的条件： 当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出 当产生向心力的合外力小于所需要的向心力时，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去 (2)离心现象的本质物体惯性的表现 做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动。只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大 二、离心运动的应用和防止 1离心运动的应用 离心干燥器 演示：把一块湿布放在离心干燥器的金属网笼里，网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动当网笼转得比较快时，附着力F不足以提供所需的向心力，水滴就做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面离心沉淀器 试管里的悬浊液沉淀较慢，为了加速沉淀，也可把试管装入离心机，利用离心运动的原理使其中的不溶微粒加速沉淀小朋友都爱吃的“棉花糖”，它的制作方法也应用了离心运动的原理 洗衣机的脱水筒离心式水泵 2离心运动的防止 车辆转弯时要限速 在水平路面上行驶的汽车，转弯时所需的向心力来源于静摩擦力。如果转弯时速度过大，所需的向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故因此，在转弯处，车辆行驶不允许超过规定的速率 转动的砂轮和飞轮要限速 高速转动的砂轮和飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮和飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故。 离心现象有时会造成危害，需要防止例如汽车、火车在转弯时若速度超过允许范围，就会因离心现象而造成严重交通事故高速转动的砂轮，若转速过大，使构成砂轮的砂粒间的作用力不足以提供其所需的向心力，就会引起砂轮某些组成部分的离心现象而造成事故。 三、巩固练习 1汽车在道路湿滑的情况下，转弯时要降低速度，这是什么原因？道路湿滑时，路面对车轮的摩擦减小，汽车转弯时能获得的最大向心力值也减小，因此必须减小车速，以减小转弯时所需的向心力，否则，由于车速大，路面的摩擦力小于所需要的向心力，由于离心现象，汽车可能冲出正常行驶的路面，引发交通事故。 2如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径为50 m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的O2倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少?(g取10 ms2) 提示 设汽车的最大转弯速度是V，此时是最大静摩擦力提供向心力 3，下列现象中，哪些利用了离心现象？哪些是为了防止离心现象产生的影响？A， 用洗衣机脱水B， 用离心沉淀器分离物质C， 汽车转弯时要减速D， 转动雨伞，可以去除雨伞上的一些水E， 站在公交车里的乘客，在汽车转弯时要用手拉紧扶手 答案（ABD）（CE）课堂小结 这节课我们运用圆周运动的知识分析了离心现象，知道了产生离心运动的条件在生活中，当离心运动对我们有利时需要利用它，当离心运动对我们有害时就需要加以限制 做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向 当F=mr2时，物体做匀速圆周运动； 当F=O时，物体沿切线方向飞出； 当F mr2时物体逐渐靠近圆心。板书设计1离心现象 (1)物体做离心运动的条件 合外力突然消