《离心运动》学案

2/61/6离心运动学海导航学海导航会分析离心运动的条件。重点：熟练应用物体做离心运动所满足的条件。知道离心运动的应用和防止。学习探究学习探究★自主学习1.匀速圆周运动的物体，在____________突然消失或者___________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”。2.在半径不变时物体做圆周运动所需的________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_____________突然消失，则将沿着____________远离圆心而去．3.人们利用离心运动原理制成的机械，称为___________．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．4.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__________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__________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．★新知探究一、离心运动做圆周运动的物体，在受到_________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，将________圆心运动，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不完全消失，而只是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——物体惯性的表现二、离心机械1.离心干燥器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．用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内2.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．三、离心运动的危害及其防止①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．②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。常见的几种离心运动对比图示项目实物图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴跟物体附着力F不足以提供向心力时,即F＜mω2r,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Fmax＜m,汽车做离心运动用离心机把体温计的水银甩回玻璃泡中当离心机快速旋转时,缩口处对水银柱的阻力不足以提供向心力时,水银柱做离心运动进入玻璃泡内例题精析题型一：物体做离心运动的条件判断例1、如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动abcOPabcOPvD．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做离心运动读思路：该题反映了物体做离心运动的几种现象，当拉力变小后，小球即会由于拉力不足以提供向心力而做离心运动，同时又由于细线还有拉力，而改变运动方向，所以将沿切线和圆周之间的某一方向飞出。即沿轨迹Pb做离心运动，在拉力突然变大后，由于所施加的拉力大于所需的向心力，而将会把物体向内拉动，即偏离了圆周，而向圆心的一侧运动，即沿轨迹Pc运动，若拉力突然消失，小球将由于惯性沿轨迹Pa做离心运动。规范解：A题后小结：做圆周运动的物体，由于本身具有惯性，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。当产生向心力的合外力消失时，物体便沿着所在位置的切线方向飞出。当提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于应当具有的向心力时，即合外力不足以提供所需的向心力时，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动。题型二：圆周运动的合外力与向心力例2、在一个水平转台上放有A、B、C三个物体，它们跟台面间的摩擦因数相同．A的质量为2m，B、C各为m．A、B离转轴均为r，C为2r．则（A．若A、B、C三物体随转台一起转动未发生滑动，A、C的向心加速度比B大B．若A、B、C三物体随转台一起转动未发生滑动，B所受的静摩擦力最小C．当转台转速增加时，C最先发生滑动D．当转台转速继续增加时，A比B先滑动读思路：A、B、C三物体随转台一起转动时，它们的角速度都等于转台的角速度，设为ω．根据向心加速度的公式an=ω2r，已知rA=rB＜rC，所以三物体向心加速度的大小关系为aA=aB＜aC．A错．三物体随转台一起转动时，由转台的静摩擦力提供向心力，即f=Fn=mω2r，所以三物体受到的静摩擦力的大小分别为fA=mAω2rA=2mω2r，fB=mBω2rB=mω2r，fC=mCω2rC=mω2·2r=2mω2r即物体B所受静摩擦力最小．B正确．由于转台对物体的静摩擦力有一个最大值，设相互间摩擦因数为μ，静摩擦力的最大值可认为是fm=μmg．由fm=Fn，即μmg=mω2mr，得不发生滑动的最大角速度为m＝即离转台中心越远的物体，使它不发生滑动时转台的最大角速度越小．由于rC＞rA=rB，所以当转台的转速逐渐增加时，物体C最先发生滑动．转速继续增加时，物体A、B将同时发生滑动．C正确，D错．规范解：BC．题后小结：物体是做离心运动还是做圆周运动取决与物体所受到的合外力与物体做圆周运动所需的向心力之间的关系。即如果质量为m的物体，沿半径为r的圆周以速度v做圆周运动，则要做该圆周运动需要m这么大的向心力，所以物体所受到的实际的合外力能否满足，就是物体是做离心运动还是圆周运动的条件。如果受到的力恰能提供这么大的力，物体就做圆周运动，如果受到的力不足以提供这么大的力，物体就做离心运动，当所受到的力完全消失，即合外力等于零时，物体处于平衡状态，做匀速直线运动。还有，当实际物体受到的力大于做该圆周运动所需的向心力时，物体同样不会做圆周运动，只不过此时不是背离圆心运动，而是向圆周的内侧运动了。○读创新题例3、（学科与生活）右图是一全自动洗衣机中的脱水桶，脱水桶的直径为38cm，脱水桶工作时的转速为820r/min，刚脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？为什么脱水桶能使衣服脱水？读思路：该题实际上是将匀速圆周运动的向心加速度的求解，与我们实际生活中的洗衣机中的脱水桶相结合。我们已知半径及转速，便可以得到角速度，再利用向心加速度的公式来求解，再来分析脱水的原因。规范解：脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶壁，衣服与脱水桶一起做匀速圆周运动。衣服所具有的向心加速度为1401m/s2，是重力加速度的143倍。

由此可见，一个水滴它需要的向心力，大约是其自身重力的143倍，衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从