第四节 离心现象及其应用

第四节离心现象及其应用核心素养点击物理观念知道什么是离心现象，知道离心现象产生的原因科学思维学会通过实例分析离心运动，能解释生产、生活及科学技术中离心运动的实际问题科学态度与责任观察生活中的离心现象，了解其在生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害一、离心现象1．填一填(1)定义：做圆周运动的物体，在所受向心力

或

不足以提供维持圆周运动所需向心力的情况下，会做逐渐远离圆心的运动。(2)条件：向心力

或合力

圆周运动所需的向心力。2．判一判(1)离心运动是物体惯性的表现。

()(2)离心运动是物体受到了离心力的作用。

()(3)离心运动是沿半径向外的运动。

()突然消失合力突然消失不足以提供√××3．想一想

如图所示，是一款滚筒洗衣机及其滚筒，请思考洗衣机是如何将衣服甩干的？提示：当滚筒高速旋转时，衣服紧贴着筒壁随圆筒高速转动，衣服上的水滴的附着力不足以提供随圆筒转动的向心力时，水滴会做离心运动从圆筒的小孔中被甩出。二、离心现象的应用1．填一填(1)应用。

离心分离器、离心干燥器、脱水筒、离心水泵。(2)危害与防止。危害：如过荷太大时，飞行员会暂时失明，甚至昏厥。防止：如车辆转弯时要

。限速2．想一想离心运动可以给我们的生活、工作带来方便，下列事例中是否属于离心现象的应用。你还能想到哪些离心现象的应用？(1)投篮球。(2)投掷标枪。(3)用洗衣机脱去湿衣服中的水。(4)旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴。提示：投篮球、投掷标枪不是离心现象的应用，洗衣机脱水筒、旋转雨伞属于离心现象的应用。离心现象的应用还有离心分离器、离心水泵等。[重难释解]1．对离心运动的理解(1)离心运动并非沿半径飞出的运动，而是运动半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动。(2)离心运动的本质是物体惯性的表现，并不是受到了“离心力”的作用。探究(一)离心运动的理解与分析2．四种运动情况的判断如图所示，根据物体所受合外力与所需向心力的关系，可做如下判断：[多选]如图甲所示，在光滑水平转台上放一木块A，用细绳的一端系住木块A，另一端穿过转台中心的光滑小孔O悬挂另一木块B。当木块A以角速度ω匀速转动时，木块A恰能在转台上做匀速圆周运动，图乙为其俯视图，则

(

)A．当木块A的角速度变为1.5ω时，木块A将沿图乙中的a方向运动B．当木块A的角速度变为1.5ω时，木块A将沿图乙中的b方向运动C．当木块A的角速度变为0.5ω时，木块A将沿图乙中的b方向运动D．当木块A的角速度变为0.5ω时，木块A将沿图乙中的c方向运动解析：木块A以角速度ω做匀速圆周运动时的向心力由细绳的拉力提供，大小等于木块B所受的重力，而木块B所受重力不变，所以木块A角速度增大时，木块A需要的向心力大于B所受的重力，木块A做离心运动，故B正确；木块A角速度减小时，木块A需要的向心力小于木块B所受的重力，木块A做近心运动，故D正确。答案：BD

[素养训练]1．(多选)在人们经常见到的以下现象中，属于离心现象的是

(

)A．舞蹈演员在表演旋转动作时，裙子会张开B．在雨中转动一下伞柄，伞面上的雨水会很快地沿伞面运动，到达边缘后雨水将沿切线方向飞出C．满载黄沙或石子的卡车，在急转弯时，部分黄沙或石子会被甩出D．守门员把足球踢出后，足球在空中沿着弧线运动解析：裙子张开属于离心现象，故A正确；伞上的雨水受到的力由于不够提供向心力导致水滴做离心运动，故B项正确；黄沙或石子也是因为受到的力不够提供向心力而做离心运动，故C项正确；守门员踢出足球，足球在空中沿着弧线运动是因为足球在力的作用下做曲线运动，不是离心现象，故D项错误。答案：ABC

2．如图所示，光滑的水平面上，小球m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

(

)A．F突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B．F突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C．F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D．F突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心解析：若F突然消失，小球所受合力突变为零，将沿切线方向匀速飞出，A正确；若F突然变小不足以提供所需向心力，小球将做逐渐远离圆心的离心运动，B、D错误；若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，C错误。答案：A

3．如图所示，底部均有4个轮子的行李箱a竖立、b平卧放置在公交车上，箱子四周有一定空间。当公交车

(

)A．缓慢起动时，两只行李箱一定相对车子向后运动B．急刹车时，行李箱a一定相对车子向前运动C．缓慢转弯时，两只行李箱一定相对车子向外侧运动D．急转弯时，行李箱b一定相对车子向内侧运动解析：缓慢起动的公交车具有向前的加速度，但加速度较小，两只行李箱所受的静摩擦力可能小于最大静摩擦力，则行李箱可以相对公交车静止，A项错误；急刹车时，a、b行李箱由于惯性，要保持原来的运动状态，但a行李箱与底面的摩擦为滚动摩擦，比较小，故a行李箱会向前运动，b行李箱可能静止不动，也可能向前运动，，B项正确；缓慢转弯时，公交车具有指向轨迹内侧的较小的加速度，当行李箱所受的静摩擦力足以提供其向心力时，行李箱相对车子静止，C项错误；急转弯时，公交车的加速度较大，若行李箱b所受的静摩擦力不足以提供所需的向心力，则其做离心运动，即相对公交车向外侧运动，若行李箱b所受的静摩擦力足以提供所需的向心力，则其相对公交车静止，D项错误。答案：B

[重难释解]几种常见离心运动的对比图示探究(二)离心运动应用分析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，水银柱做离心运动进入玻璃泡内续表如图所示，高速公路转弯处弯道圆半径R＝100m，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ＝0.23。最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，若路面是水平的，问汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所允许的最大速率vm为多大？当超过vm时，将会出现什么现象？(g＝9.8m/s2)[素养训练]1. 如图所示为洗衣机脱水筒的示意图，当脱水筒从静止开始到完

成脱水的过程中

(

)A．衣服上的水做离心运动B．衣服始终做匀速圆周运动C．衣服始终做离心运动D．衣服上的水始终做匀速圆周运动解析：当脱水筒从静止开始到完成脱水的过程中，速度大小发生变化，故衣服不是做的匀速圆周运动，故B、D错误；衣服上的水做离心运动，故A正确，C错误。答案：A

2．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。对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，选项A错误；摩托车正常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，说明提供的向心力即合力小于需要的向心力，选项B正确；摩托车将沿曲线做离心运动，选项C、D错误。答案：B

3．

(1)游乐场的旋转盘上，开始时有的人离转轴近一些，有的人离转轴远一些(如图)。

当旋转盘加速时，哪些人更容易发生滑动？为什么？(2)握住体温计的顶部用力甩，就能把水银甩回玻璃泡内。如何解释这个现象？医院每天要用很多支温度计，如果一支支地甩，是很费时间的。你能想到简便方法吗？一、培养创新意识和创新思维如图所示，是圆筒式的旋转拖把，是家庭中的常用卫生打扫的工具，使用简单、便捷。请思考：(1)在使用的过程中，它能够迅速给拖把脱水，你能够说出其中的原理吗？(2)物体做离心运动的条件是什么？解析：(1)利用的是离心运动。(2)当需要的向心力大于提供的向心力时，物体将做离心运动。答案：见解析二、注重学以致用和思维建模

如图甲是滚筒洗衣机滚筒的内部结构，内筒壁上有很多光滑的突起和小孔。洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，如图乙。a、b、c、d分别为一件小衣物(可理想化为质点)随滚筒转动过程中经过的四个位置，a为最高位置，c为最低位置，b、d与滚筒圆心等高。下面说法正确的是

(

)A．衣物在四个位置加速度大小相等B．衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的大C．衣物转到a位置时的脱水效果最好D．衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相反解析：衣物做匀速圆周运动，角速度(或线速度)大小恒定，根据向心加速度a向＝ω2r可知衣物在四个位置加速度大小相等，A正确；衣物在a位置，在向心方向，根据牛顿第二定律Na＋mg＝mω2r，同理，在c位置Nc－mg＝mω2r，可知Na＜Nc，结合牛顿第三定律