第4章 第4节　离心运动

1、.第4节离心运动学 习 目 标知 识 脉 络1.知道离心运动及其产生的条件，运用所学知识分析生活、消费中的离心现象重点、难点2通过生活现象理解离心运动的实例3通过实例分析理解离心运动的应用与防止难点离 心 运 动 与 离 心 机 械1定义做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或所受合外力缺乏以提供做圆周运动所需的向心力时，物体就做逐渐远离圆心的运动，称为离心运动2发生条件合外力突然为零或者缺乏以提供圆周运动所需的向心力3离心机械1离心别离器；2离心铸造；3洗衣机脱水筒；4离心水泵1物体做离心运动后，速度一定增大×2物体做离心运动后，一定做直线运动×3物体做离心运动时F向&l

2、t;.如图4­4­1所示，雨天，当你旋转自己的雨伞，将会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出，你能说出其中的原因吗？图4­4­1【提示】伞面上的雨滴由于受到的力缺乏以提供其做圆周运动的向心力，由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出如图4­4­2所示，链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出汽车高速转弯时，假设摩擦力缺乏，汽车会滑出路面请考虑：图4­4­2讨论1：链球飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗？【提示】不是是因为向心力缺乏或消失讨论2：物体做离心运动的条件是什么？ 【提示】物体受的合外力消失或小于圆周运动需要

3、的向心力1离心运动的本质：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离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力3离心运动、近心运动的判断：物体做离心运动还是近心运动，由实际提供的向心力F与所需向心力m或mr2的大小关系决定如图4­4­3所示图4­4­31假设Fmr2或m即“提供满足“需要，物体做圆周运动2假设Fmr2或m，即“提供大于“需要，物体做半径变小的近心运动3假设Fmr2或m，即“提供

4、缺乏，物体做离心运动4假设F0，物体做离心运动，并沿切线方向飞出1如图4­4­4所示，光滑的程度面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动，假设小球到达P点时F突然发生变化，以下关于小球运动的说法正确的选项是图4­4­4AF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【解析】F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

5、运动，选项C错误【答案】A2物体m用细绳通过光滑的程度板上的小孔与装有细沙的漏斗M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图4­4­5所示，假如缓慢减小M的质量，那么物体的轨道半径r、角速度变化情况是 【导学号：45732130】图4­4­5Ar不变，变小Br增大，减小Cr减小，增大 Dr减小，不变【解析】细绳拉力提供物体m做圆周运动需要的向心力，当缓慢减小M时，对m的拉力减小，拉力缺乏以提供向心力，物体m做离心运动，运动半径r增大，由牛顿第二定律得MgTm2r，因为细绳拉力T减小，半径r增大，因此减小，选项B正确【答案】B3如图4­4­6所

6、示，置于圆形程度转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速到达某一数值时，物块恰好滑离转台开场做平抛运动现测得转台半径R0.5 m，离程度地面的高度H0.8 m，物块平抛落地过程程度位移的大小s0.4 m设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.求：图4­4­61物块做平抛运动的初速度大小v0.2物块与转台间的动摩擦因数.【解析】1物块做平抛运动，竖直方向有Hgt2程度方向有sv0t联立两式得v0s1 m/s.2物块分开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有mgm联立得0.2.【答案】11 m/s20.2离心运动的分析技巧1物体所受的合外力是否满足物体做

7、圆周运动所需要的向心力，即“提供是否满足“需求物体做圆周运动所需要的向心力越大，物体就越容易发生离心现象2离心现象是做圆周运动的物体所受合力减小或合力突然消失所致的现象，而不是离心力大于向心力的缘故3当提供向心力的合力大于需要的向心力F合>m2r时，物体将做“近心运动离 心 运 动 的 危 害 及 防 止1离心运动的危害1飞机攀高或翻飞旋转时，离心运动造成飞行员过荷2汽车在转弯尤其在下雨天时冲出车道而发惹事故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，使其到达物体做圆周运动时所需的向心力1物体突然受到离心力的作用，将做离心运动×2做匀速

8、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×3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“飞出呢？如图4­4­7所示图4­4­7【提示】棉花糖机器应用了离心运动的原理如图4­4­8所示，一群小朋友正在旋转盘上玩耍讨论1：在旋转盘上，开场时有的人离转轴近一些，有的人离转轴远一些当旋转盘加速时，哪些人更容易滑出去，为什么？图4­4­8【提示】在旋转盘上

9、，人与旋转盘一起转动，人与转盘间的静摩擦力提供向心力，当最大静摩擦力缺乏以提供向心力时，人便开场滑动近似认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力当人开场滑动时，有mgmr2，即gr2，故可知r越大越容易滑动，所以离转轴越远的人越容易滑动讨论2：要防止离心现象发生，该采取哪些措施呢？【提示】1减小物体运动的速度，增加圆周运动的半径，使物体做圆周运动时所需的向心力减小2增大合外力，使其到达物体做圆周运动时所需的向心力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，使其到达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

10、的两种离心运动工程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缺乏以提供向心力时，即F<m2r，水滴做离心运动汽车在程度路面上转弯当最大静摩擦力缺乏以提供向心力时，即fmax<m，汽车做离心运动4以下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【解析】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【答案】D5汽车在程度地面上转弯

11、，地面对车的摩擦力已到达最大值当汽车的速率增大到原来的二倍时，假设使车在地面转弯时仍不打滑，汽车的转弯半径应 【导学号：45732131】A增大到原来的二倍B减小到原来的一半C增大到原来的四倍D减小到原来的四分之一【解析】汽车在程度路面上转弯，向心力由静摩擦力提供设汽车质量为m，汽车与路面的动摩擦因数为，汽车的转弯半径为r，那么mgm，由此得rv2，速率增大到原来的二倍，故转弯半径应增大到原来的四倍，C项正确【答案】C6洗衣机的脱水筒在工作时，有一衣物附着在竖直的筒壁上，那么此时A衣物受重力和摩擦力作用B衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供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筒的转速的增大而增大【解析】对衣物研究：竖直方向受重力和摩擦力的作用且fmg，摩擦力f不变，程度方向受弹力的作用，A、D错；衣物随筒壁做圆周运动的