2.4 离心现象及其应用（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高一物理同步备课系列（2019粤教版必修第二册）

新粤教版（2019）高中物理必修第二册 第二章 视频导入 离心运动的我们 一、离心现象 １、观察与思考 观察实验现象回答下列问题: （1）小球为什么会离开转盘？ （2）什么叫做离心运动？ 做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就 做逐渐远离圆心的运动 （3）物体做离心运动的条件 F合 < F向 如图所示，小球在光滑平面上运动： 若突然松手或绳子断开， F拉=0, 沿切线直线飞出 设小球速度为v： 需要的向心力F向=mv2/r 能够提供的向心力为F拉 2、合外力与向心力的关系 判断物体是否做离心运动： 对物体受力分析，求出能够提供的合力F合； 根据物体的运动，求出物体做圆周运动所需要的向心力F向=mω2r=mv2/r； 比较F合与F向的大小，确定物体的运动情况。 o F=mrω2 F>mrω2 F<mrω2 F=0 2、合外力与向心力的关系 当F合=F向时→匀速圆周运动 当F合<F向时→逐渐远离圆心的运动 当F合>F向时→逐渐靠近圆心的运动 当F合=0时→匀速直线运动 o 注意： 离心现象是做圆周运动的物体向心力不足、或失去向心力所致的现象； 离心现象的本质是惯性； 不存在离心力； 离心干燥器 二、离心运动的应用和防止 当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F 足以提供所需的向心力F 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 F，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。 离心运动的应用 F附着力 = mω2R ω F附着力 < mω2R 水就会做离心运动 离心运动的应用 洗衣机脱水桶 加热使白砂糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去成为丝状,到达温度较低的外筒迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。 制作“棉花”糖 离心运动的应用 甩干雨伞上的水滴 　　旋转时，当快到一定的程度时，水滴和雨伞之间的附着力满足不了水滴做圆周运动所需的向心力，水滴就会做远离圆心的运动而被甩出去。 离心运动的应用 链球运动 在田径比赛中，链球项目就是得用离心现象 来实现投掷的。链球的投掷是通过预摆和旋 转来完成的，运动员手持链球链条的一端， 在链球高速旋转时，突然松手，向心力消 失，链就沿切线方向飞出去。 离心运动的应用 离心沉淀器 　　试管里的悬浊液沉淀较慢，为了加速沉 淀，也可把试管装在离心机上，利用离心运 动的原理使其中的不溶微粒加速沉淀。 离心运动的应用 若车速为v 需要的向心力F向=mv2/r 能够提供的向心力为f f <F向,离心运动 f =F向, 圆周运动 汽车在平直轨道上： 离心运动的防止 N mg f 列车脱轨事故 减速带 限速牌 离心运动的防止 转动的砂轮、飞轮限速并加防护罩 高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮、飞轮内部分子间的作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会便它们破裂，甚至酿成事故。为了防止事故的发生，通常还要在砂轮和飞轮的外侧加装一个防护罩。 防护罩 例题:如图（a）所示是科技馆里一个挑战智慧的玩具:一根两端封口、中央位置上下各开一个小口的透明长圆管，里面装有两个小球.如何使两个小球分别处于圆管的两端? 解:如图(b)所示,取一根细棒,将它穿过圆管中部的小孔把小球隔开,然后转动圆管使之绕细棒旋转.随着转速增大,两个小球受到的静摩擦力不足以提供圆周运动所需的向心力,发生离心现象,两个小球很快就分别滚向圆管的两端 分析:常规的想法就是把圆管左右倾斜,希望一个小球能留在一端,而另一个小球能滚到另外一端去,但这很难实现.而灵活应用离心现象的知识,却能轻易地解决这个问题,这正是创新思维的体现 1、要使原来做匀速圆周运动的物体 做离心运动，可以怎么做？ A、提高转速，使所需的向心力大于能提供的向心力 B、减小或消失合外力 2、如何防止离心现象发生？ A、减小物体运动的速度，使物体作圆周 运动时所需的向心力减小 B、增大合外力，使其达到物体作圆周运 动时所需的向心力 做圆周运动的物体，由于本身的惯性， 总有沿着圆周切线方向飞去的倾向. 小结 当F=mω2r时，物体做匀速圆周运动 当F= 0时，物体沿切线方向飞出 当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心 当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心 1（双）以下属于离心现象应用的是（ ） A、水平抛出去的物体，做平抛运动 B、链球运动员加速旋转到一定的速度后 将链球抛开 C、离心干燥器使衣物干燥 D、锤头松了，将锤柄在石头上磕几下就 可以把柄安牢 BC 【练 习】 2、下列关于离心现象的说法中正确的是( ) A、当物体所受的合