第2章 第4节 离心现象及其应用（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第二册（粤教版2019）

第四节　离心现象及其应用 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 栏目索引 教材知识 梳理 知识方法 探究 随堂达标 训练 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 教材知识 梳理 沿切线 合外力不足以 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 × × 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 知识方法 探究 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 随堂达标 训练 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 谢谢观看！ 返回导航 物理 必修 第二册 （Y） 第二章　圆周运动 课程内容要求 核心素养提炼 1.观察生活中的离心现象． 2．知道离心运动产生的原因． 3．了解离心现象在生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害． 1.物理观念：从力与运动的角度分析，结合轨迹和圆心的位置关系得出离心运动的物理概念． 2．科学思维：会用向心力公式分析生产生活中离心运动的实例． 3．科学探究：物体做离心运动、近心运动的条件． eq \a\vs4\al(一、离心现象) 1．定义：做圆周运动的物体_________飞出或做逐渐远离圆心的运动． 2．原因：向心力突然消失或__________________提供所需的向心力． 提示　旋转雨伞时，水滴也随着运动起来，但伞面上的水滴受到的合力不足以提供其做圆周运动的向心力，水滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出． [思考] 雨天，当你旋转雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出(如图所示)，你能说出其中的原因吗？ eq \a\vs4\al(二、离心现象的应用) 1．应用：离心干燥器，洗衣机的脱水筒；离心制管技术． 2．防止：汽车在公路转弯处必须限速行驶；转动的砂轮、飞轮的转速不能太高． [判断] (1)物体做离心运动是因为物体受到了离心力的作用．( ) (2)当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象．( ) 探究点　离心运动及其应用 水银体温计是我们日常生活中常用的体温测量工具，它的操作简单，测量准确．那你知道水银体温计使用之前为什么要甩一下吗？ 提示　在体温计的玻璃泡上方有一段很细的缩口，水银收缩时，水银从缩口处断开，管内水银面不能下降，指示的仍然是上次测量的温度．因此需要使劲甩一下，让水银做离心运动，退回到玻璃泡中． 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向与所需向心力(m eq \f(v2,r) 或mrω2)的大小关系决定． (1)若F向＝mrω2(或m eq \f(v2, r) )，即“供”满足“需”，物体做圆周运动． (2)若F向＞mrω2(或m eq \f(v2, r) ),即“供”大于“需”，物体做半径变小的近心运动． (3)若F向＜mrω2(或m eq \f(v2, r) )，即“供”不足，物体做离心运动． (4)若F向＝0，物体做离心运动，并沿切线方向飞出． 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 A　[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，故A项正确；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，故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，故C项错误．] [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，球在空中沿着弧线运动 ABC　[裙子张开属于离心现象，故A项正确；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，球在空中沿着弧线运动是因为足球在力的作用下运动，不是离心现象，故D项错误．] [训练2]　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 B　[缓慢起动时，两只箱子都应该处于受力平衡状态，箱子的运动状态不会改变，即两只行李箱会与车子保持相对静止，选项A错误；急刹车时，箱子由于惯性保持原有运动状态，因此行李箱a会相对车子向前运动，选项B正确；根据F向＝m eq \f(v2,r) 可知，缓慢转弯时，所需要的向心力会很小，因此静摩擦力足够提供两只行李箱转弯的向心力，所以两只行李箱会与车子保持相对静止，选项C错误；根据F向＝m eq \f(v2,r) 可知，急转弯时，行李箱b需要的向心力较大，如果行李箱b所受最大静摩擦力不足以提供向心力，则会发生离心运动，即可能会相对车子向外侧运动，选项D错误．] 1．(离心现象)(多选)如图所示，洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是(　　) A．脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的 B．水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大 C．增大脱水筒转动角速度，脱水效果会更好 D．靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好 ACD　[脱水过程中衣物做离心运动而被甩向筒壁．根据F＝mrω2可知，ω增大会使向心力F增大，而水滴的附着力一定，当附着力不能提供向心力时，水滴就会被甩出去，增大角速度，会使更多水滴被甩出去．靠近中心的衣物，r比较小，角速度ω一样，所以向心力小，脱水效果差，A、C、D正确，B错误．] 2. (离心现象的应用)无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支撑轮上，支撑轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，铁水紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管．已知管状模型内壁半径为R，则下列说法正确的是(　　) A．铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上的 B．模型各个方向上受到的铁水的作用力相同 C．若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力 D．管状模型转动的角速度ω最大为 eq \r(\f(g,R)) C　[铁水是由于离心作用覆盖在模型内壁上的，模型对它的弹力和重力的合力提供向心力，故A项错误；模型最下部受到的铁水的作用力最大，最上部受到的作用力最小，故B项错误；最上部的铁水如果恰好不离开模型内壁，则重力提供向心力，由mg＝mRω2，可得ω＝ eq \r(\f(g,R)) ，故管状模型转动的角速度ω至少为 eq \r(\f(g,R)) ，故C项正确，D项错误．] 3．(离心现象)(多选)如图所示，都江堰水利工程主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等附属工程构成，科学地解决了江水自动分流(鱼嘴分水堤四六分水)、自动排沙(鱼嘴分水堤二八分沙)、控制进水流量(宝瓶口与飞沙堰)等问题，消除了水患.1998年灌溉面积达到66.87万公顷，灌溉区域已达40余县．其排沙主要原理是(　　) A．沙子更重，水的冲力有限 B．弯道离心现象，沙石更容易被分离 C．沙石越重，越难被分离 D．沙石越重，越易被分离 BD　[排沙的原理是当水流流过弯道时，由于水运动的速度比沙石大，所以水更容易向凹岸做离心运动，在弯道处沙石与水更容易被分离，A错误，B正确；沙石越重，运动的速度越小，则越容易与水分离，C错误，D正确．] 4．(圆周运动)2019年春节期间电影《流浪地球》的热播使人们关注到影视中“领航员号”空间站通过让圆形空间站旋转的方法获得人工重力的情形，即刘培强中校到达空间站时电脑“MOSS”所讲的台词“离心重力启动”，空间模型如图所示，已知空间站半径为1 000米，为了使宇航员感觉跟在地球表面上的时候一样“重”，g取10 m/s2，空间站转动的角速度为(　　) A．10 rad/s　　　　　　 B．1 rad/s C．0.1 rad/s D．0.01 rad/s C　[空间站中宇航员做匀速圆周运动，使宇航员感受到与在地球表面上时一样的“重力”是向心力所造成的，则根据g＝ω2r得ω＝ eq \r(\f(g,r)) ＝0.1 rad/s，选项C正确．] 5．(离心现象)离心现象是指做圆周运动的物体，在所受向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，产生的逐渐远离圆心的运动现象．离心现象在人们的生产、生活中有广泛的应用，例如，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动． (1)衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由谁提供？ (2)怎样使脱水效果更好？ 解析　(1)衣服受到竖直向下的重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，重力和静摩擦力是一对平衡力，大小相等，故向心力是由支持力提供的． (2)衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，随着圆筒转速的增加，需要的向心力增加，当附着力不足以提供需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动被甩出，故圆筒转动角速度越大，脱水效果会越好． 答案　　见解析 6．(离心现象)如图所示是科技馆里一个挑战智力的玩具：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？ 解析　如答图所示，取一根细棒，将它穿过圆管中部的小孔把小球隔开，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它们做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． 答案　　见解析 $$