高中物理 第4章 匀速圆周运动 第4讲 离心运动课件 鲁科版必修2.ppt

第4章 匀速圆周运动 第4讲离心运动 目标定位1 通过生活现象了解什么是离心运动 2 知道物体做离心运动的条件 3 通过实例分析了解离心运动的应用与防止 栏目索引contentspage 一 离心运动 1 定义 做圆周运动的物体 在受到的合外力突然消失或者提供圆周运动所需要的向心力的情况下 将圆心运动 这样的运动叫做离心运动 2 产生条件 合外力或者提供物体做圆周运动所需要的向心力 不足以 远离 突然消失 不足以 想一想当向心力突然消失时 物体为什么沿切线方向远离圆心 答案当向心力突然消失时 物体由于惯性保持原来的切线方向速度不变 因此物体沿切线方向远离圆心 二 离心机械 有 离心铸造 离心水泵等 离心分离器 三 离心运动的危害及其防止1 危害 1 飞机攀高或时 离心运动造成飞行员过荷 2 汽车在 尤其在下雨天 时冲出车道而发生侧翻事故 洗衣机脱水筒 翻飞旋转 转弯 2 防止 1 减小物体运动的 使物体做圆周运动时所需的向心力减小 2 增大 使其达到物体做圆周运动时所需的向心力 速度 合外力 想一想在汽车或火车拐弯处 为什么有限速的警示标志 答案在汽车或火车拐弯处 当机车速度超过限速时会出现离心现象而导致车祸发生 一 对离心运动的理解 1 离心现象 1 若所受合力突然消失 物体沿切线方向做直线运动 2 若所受合力不足 物体在圆周与切线之间做逐渐远离圆心的曲线运动 2 f合与f大小关系的比较做离心运动的物体并非受到离心力的作用 而是合力不足以提供向心力的结果 具体来看合力与向心力的关系如图1所示 图1 4 若f合 0 则物体沿切线方向做直线运动 特别提醒 1 离心运动不是物体沿半径方向飞出 而是物体沿切线或沿圆与切线之间的某一曲线运动 2 离心运动的本质是惯性 而不是物体受到了 离心力 的作用 例1下列关于离心现象的说法中正确的是 a 当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象b 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都消失时 它将做背离圆心的圆周运动c 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将沿切线做直线运动d 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将做曲线运动 解析 答案c 借题发挥1 当做圆周运动的物体所受的合外力不足以提供向心力时 物体将做离心运动 2 做离心运动的物体并非沿半径方向飞出 离心运动中 远离最快 的方向是沿切线方向飞出 针对训练1下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是 a 水滴受离心力作用 而沿背离圆心的方向甩出b 水滴受到向心力 由于惯性沿切线方向甩出c 水滴受到的离心力大于它受到的向心力 从而沿切线方向甩出d 水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力 于是沿切线方向甩出 解析物体做离心运动是因为实际所受合力小于向心力 物体沿切线方向飞出 故d正确 答案d 二 离心运动的应用1 常见几种离心运动对比图示 特别提醒在分析实际的离心现象时 关键是找出向心力 抓住现象的本质 把实际运动抽象成一个理想化的圆周运动来处理 例2如图2所示 在匀速转动的水平盘上 沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体a和b 它们与盘间的动摩擦因数相同 当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时 烧断细线 则两个物体的运动情况是 图2 a 两物体均沿切线方向滑动b 两物体均沿半径方向滑动 离圆盘圆心越来越远c 两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动 不会发生滑动d 物体b仍随圆盘一起做匀速圆周运动 物体a发生滑动 离圆盘圆心越来越远 解析a b两物体刚好还未发生滑动时 a b所受摩擦力都达到最大静摩擦力fmax a b受力情况如图 a b两物体刚好还未发生滑动时 物体a需要的向心力fa fmax t m 2ra 物体b需要的向心力fb fmax t m 2rb 因此fa fb 烧断细线后 细线上拉力t消失 对a有fmax m 2ra 物体a做离心运动 对b有fmax m 2rb物体b随盘一起转动 选项d正确 其他选项均错 答案d 针对训练2如图3所示 两个质量均为m的小木块a和b 可视为质点 放在水平圆盘上 a与转轴oo 的距离为l b与转轴的距离为2l 木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍 重力加速度大小为g 若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动 用 表示圆盘转动的角速度 下列说法正确的是 图3 a b一定比a先开始滑动b a b所受的摩擦力始终相等 解析最大静摩擦力相等 而b需要的向心力较大 所以b先滑动 a项正确 在未滑动之前 a b各自受到的摩擦力等于其向心力 因此b受到的摩擦力大于a受到的摩擦力 b项错误 答案ac 1 关于离心运动 下列说法中正确的是 a 物体一直不受外力作用时 可能做离心运动b 做匀速圆周运动的物体 在外界提供的向心力突然变大时做离心运动c 做匀速圆周运动的物体 只要向心力的数值发生变化就将做离心运动 离心现象 解析物体一直不受外力作用 物体应保持静止状态或匀速直线运动状态 选项a错误 d 做匀速圆周运动的物体 当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动 作匀速圆周运动的物体 所受的合外力等于物体做匀速圆周运动的向心力 当外界提供的合外力增大时 物体所需的向心力并没有增大 物体将做近心运动 选项b错误 做匀速圆周运动的物体 向心力的数值发生变化 物体可能仍做圆周运动 例如变速圆周运动 也可能做近心运动或离心运动 选项c错误 根据离心运动的条件可知 选项d正确 答案d 2 关于离心现象 下列说法不正确的是 a 脱水筒 离心分离器是利用离心现象工作的b 限制速度 加防护罩可以防止离心现象造成的危害c 做圆周运动的物体 当外界提供的向心力突然增大时做离心运动d 做圆周运动的物体 当合外力消失时 它将沿切线做匀速直线运动 离心现象的应用和防止 解析脱水筒和离心分离器都是利用离心运动的原理进行工作的 选项a正确 限制速度 物体不容易做离心运动 加防护罩可以防止做离心运动的碎屑造成的伤害 选项b正确 做圆周运动的物体 当外界提供的向心力突然增大时 物体做近心运动 选项c错误 做圆周运动的物体 当所受的外力消失时 物体以当时的速度做匀速直线运动 即沿圆周的切线做匀速直线运动 选项d正确 本题答案为c 答案c 3 如图4是摩托车比赛转弯时的情形 转弯处路面常是外高内低 摩托车转弯有一个最大安全速度 若超过此速度 摩托车将发生滑动 对于摩托车滑动的问题 下列论述正确的是 图4 a 摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用b 摩托车所受外力的合力小于所需的向心力c 摩托车将沿其线速度的方向与半径向外的方向之间做离心运动d 摩托车将沿其半径方向沿直线滑去 解析摩托车只受重力 地面支持力和地面的摩擦力作用 没有离心力 a项错误 摩托车正确转弯时可看作是做匀速圆周运动 所受的合力等于向心力 如果向外滑动 说明合力小于需要的向心力 b项正确 摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动 c项正确 d项错误 答案bc 4 如图5所示 置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动 当转速达到某一数值时 物块恰好滑离转台开始做平抛运动 现测得转台半径r 0 5m 离水平地面的高度h 0 8m 物块平抛落地过程水平位移的大小