第二章 第四节 离心现象及其应用-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）

第四节　离心现象及其应用 核心素养要求 核心素养呈现 1.会分析离心现象和物体做离心运动的条件. 2.知道离心运动的应用和危害. 3.利用离心规律解释一些生活中的实际现象. 　离心现象 做圆周运动的物体，在所受向心力突然消失或合力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，这种现象称为离心现象． 　离心现象的应用 1．生活中的应用——洗衣机的脱水桶． 2．生产中的应用——离心分离器． 3．体育中的应用——链球项目． (1)做离心运动的物体沿半径方向远离圆心．( × ) (2)做圆周运动的物体只有突然失去向心力时才做离心运动．( × ) (3)当半径方向的合外力不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，物体做离心运动．( √ ) (4)做离心运动的物体一定不受外力作用．( × ) (5)离心运动就是物体在运动中逐渐远离圆心．( √ ) 　对离心运动的理解 [思考探究] 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，若摩擦力不足，汽车会滑出路面． (1)链球飞出、汽车滑出路面的原因是因为受到了离心力吗？ 提示：链球飞出、汽车滑出路面的原因是物体惯性的表现，不是因为受到了什么离心力，离心力是不存在的． (2)物体做离心运动的条件是什么？ 提示：物体做离心运动的条件是：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． [思维深化] 1．离心运动的实质 离心现象的本质是物体惯性的表现．做圆周运动的物体，由于惯性，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用．从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切向方向拉回到圆周上来． 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合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 如图所示，物体做圆周运动是离心运动还是近心运动，由实际提供的向心力F合与所需向心力的大小关系决定． (1)若F合＝mrω2(或m)即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动． (2)若F合＞mrω2(或m)即“提供”大于“需要”，物体做半径变小的近心运动． (3)若F合＜mrω2(或m)即“提供”不足，物体做离心运动． 　一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N，当汽车经过半径为80 m的弯道时，下列判断正确的是(　　) A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 N C．汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2 【解析】　汽车转弯时受到重力，地面的支持力，以及地面给的摩擦力，其中摩擦力充当向心力，A错误；当最大静摩擦力充当向心力时，速度为临界速度，大于这个速度则发生侧滑，根据牛顿第二定律可得f＝m，解得v＝＝ m/s＝ m/s＝20 m/s，所以汽车转弯的速度为20 m/s时，所需的向心力小于1.4×104 N，汽车不会发生侧滑，B、C错误；汽车能安全转弯的向心加速度a＝＝ m/s2＝7.0 m/s2，即汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2，D正确． 【答案】　D 分析离心运动需注意的问题 (1)物体做离心运动时并不存在“离心力”，“离心力”的说法是因为有的同学把惯性当成了力． (2)离心运动并不是沿半径方向向外远离圆心的运动． (3)摩托车或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，做离心运动． [针对训练] 1．(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.当转台以角速度ω匀速转动时，A恰能随转台一起做匀速圆周运动，图乙为其俯视图，则(　　) A．当转台的角速度变为1.5ω时，木块A将沿图乙中的a方向运动 B．当转台的角速度变为1.5ω时，木块A将沿图乙中的b方向运动 C．当转台的角速度变为0.5ω时，木块A将沿图乙中的b方向运动 D．当转台的角速度变为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，所以转台角速度增大时，木块A需要的向心力大于B所受的重力，A做离心运动，故B正确；转台角速度减小时，木块A需要的向心力小于木块B所受的重力，A做近心运动，故D正确． 答案：BD 　离心现象的应用 [思维深化] 1．离心现象的应用 如果物体受到的实际向心力小于物体做圆周运动所需的向心力，即合外力不足以提供向心力时，物体将做离心运动，因而可以利用这一原理制造离心机、离心干燥器、