2019_2020学年高中物理第2章圆周运动第3节离心现象及其应用学案（含解析）粤教版必修2.docx

第三节离心现象及其应用学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是离心现象2理解物体做离心运动的条件(重点)3会用所学知识解决生产、生活中的离心运动问题(重点、难点)4知道离心运动在实际中的应用、危害与防止.一、离心现象及应用1离心现象的概念做圆周运动的物体，在所受合力突然消失或不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象2离心现象的条件做圆周运动的物体所受外力提供的向心力小于它做圆周运动所需要的向心力或向心力突然消失，物体做离心运动3离心现象的应用利用离心现象工作的机械叫做离心机械离心干燥器、洗衣机脱水筒都是这样的机械4离心干燥器的原理将湿物体放在离心干燥器的金属网笼里，当网笼转得较快时，水滴的附着力不足以提供所需的向心力，水滴就做离心运动，穿过网孔，飞离物体，因而使物体甩去多余的水分5离心分离器使试管内的浑浊液体随试管快速转动，其内所含的不溶于液体的固体微粒快速沉淀下来，如图所示二、离心运动的危害及防止1离心运动的危害(1)由于离心现象，车辆转弯时易出现交通事故，因此在弯道处，都要对车辆进行限速(2)高速旋转的砂轮或飞轮破裂，会因碎片飞出造成事故，所以对转动的物体要限定转速(3)飞机攀高或翻飞旋转时，离心运动造成飞行员过荷(4)汽车在转弯(尤其在下雨天)时冲出车道而发生事故2离心运动的防止(1)减小物体运动的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减少(2)增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用()(2)离心运动的轨迹可能是直线也可能是曲线()(3)离心运动是物体惯性的体现()(4)物体突然受到离心力的作用，将做离心运动()(5)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()(6)做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然消失或变小时将做离心运动()【提示】(1)离心力不是实际的力(2)(3)(4)物体所受的外力小于做圆周运动所需的向心力或外力突然消失，物体将做离心运动(5)当提供向心力的合外力突然变大，物体将做近心运动(6)2如图所示，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是()AF突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动BF突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动CF突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动DF突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心AF突然消失时，小球将沿该时刻线速度方向，即沿轨迹Pa做离心运动，选项A正确；F突然变小时，小球将会沿轨迹Pb做离心运动，选项B、D均错误；F突然变大时，小球将沿轨迹Pc做近心运动，选项C错误3下列哪个现象利用了物体的离心运动()A车转弯时要限制速度B转速很高的砂轮半径不能做得太大C在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨D离心水泵工作时D车辆转弯时限速、修筑铁路时弯道处内轨低于外轨都是为了防止因为离心运动而发生侧翻事故，转速很高的砂轮半径不能做得太大也是为了防止因离心运动而将砂轮转坏离心水泵工作是运用了水的离心运动规律，选项D正确离心现象的理解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，是因为受到指向圆心的力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”不存在3合外力与向心力的关系(如图)(1)若F合mr2或F合，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”(2)若F合mr2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”【例1】如图所示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，摩托车将发生滑动关于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是()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沿直线滑去D摩托车将沿其半径方向沿直线滑去思路点拨：由离心运动的条件分析摩托车将做离心曲线运动B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；摩托车正常转弯时可看作匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明提供的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、D项错误合力与向心力的关系对圆周运动的影响若F合m2r，物体做匀速圆周运动若F合m2r，物体做近心运动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，小球的运动情况是()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当绳子断了以后，向心力消失，小球做离心运动，由于惯性，小球沿切线方向做直线运动，选项A、B、D错误，选项C正确离心现象的应用与防止1.离心现象的防止(1)防止方法减小物体运动的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减小增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力(2)常见实例汽车、火车在弯道要限速，转动砂轮、飞轮要限速2常见的两种离心运动项目实物图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴受到物体的附着力F不足以提供向心力时，即Fm2r，水滴做离心运动汽车在水平路面上转弯当最大静摩擦力不足以提供向心力时，即fmaxm，汽车做离心运动【例2】某游乐场里的赛车场地为圆形，半径为100 m，一赛车与车手的总质量为100 kg，轮胎与地面间的最大静摩擦力为600 N(g取10 m/s2)(1)若赛车的速度达到72 km/h，这辆车在运动过程中会不会发生侧滑？(2)若将场地建成外高内低的圆形，且倾角为30，赛车的速度为多大时，车手感觉不到自己有相对车的侧向的运动趋势？思路点拨：判断所需的向心力与最大静摩擦力的关系重力与支持力的合力提供向心力解析(1)赛车在场地上做圆周运动的向心力由静摩擦力提供赛车做圆周运动所需的向心力为Fm400 Nmr2时，小球可能沿轨道做离心