2.4 离心现象及其应用 课件 -2024-2025学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

2.4 离心现象及其应用 第二章 1 知识回顾 做圆周运动的物体，合外力 零。 物体做匀速圆周运动，合外力指向 ，称为 ； 向心力方向与速度方向 ，向心力不改变 ， 只改变 。 不等于 圆心 向心力 垂直 速度的大小 速度的方向 知识回顾 向心力公式： 新课讲解 “墨水旋风”小实验 步骤一：以较小的转速匀速转纸盘，观察墨水的运动 步骤一：增大转速，观察墨水的运动轨迹 新课讲解 当墨水跟着纸盘做匀速圆周运动时： 理论上所需的向心力 实际上提供的向心力 由受力分析得出 F合=F向 新课讲解 当转速增大时： F合 < F向 即 实际上的合力不足以提供理论上所需要的向心力时，物体无法继续维持在原轨道上做圆周运动。 于是，物体做逐渐远离圆心的运动。 因此墨水的轨迹呈现旋风状。 新课讲解 离心现象的定义： 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，这种现象称为离心现象。 新课讲解 如图所示，小球在光滑水平面上运动： 若突然松手或绳子断开， 小球会做什么运动？ 新课讲解 O mg F支 F拉 重力与支持力等大反向，由拉力提供小球做圆周运动的向心力。 即 F向 = F合 = F拉 松手或绳子断开，F拉 消失，即 F向 突然消失。 新课讲解 俯视图 V 做圆周运动的物体向心力突然消失，物体沿切线方向直线飞出，做离心运动 新课讲解 合力与向心力的“供需”关系 F合=m𝝎𝟐𝒓 F合<m𝝎𝟐𝒓 F合>m𝝎𝟐𝒓 F合=0 当F合=F向，供需平衡，做匀速圆周运动 当F合<F向，供小于需，做离心运动 当F合>F向，供大于需，做近心运动 当F合<F向，供小于需，做离心运动 新课讲解 1. 增大物体的转速，所需的向心力也增大 2. 减小合外力或使其消失 问题：怎么可以供小于需？ 生活情境 洗衣机的脱水功能是怎么实现把衣服弄干的？ 生活情境 F附着力 = mω2R ω 水就会做离心运动 F附着力 < mω2R 供小于需 增大 生活情境 生活情境 加热使白砂糖熔化成糖浆。 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，在空气中遇冷降温，变成丝状棉花糖。 游戏一 如何让气球里的水悬空，离开气球底部？ 不能将气球倒置哦 游戏二 不用手提，轻物体能靠自己把重物体拉起来吗？ 科技应用 在实验室中，常用离心分离器使浑浊液体里不溶于液体的固体微粒快速沉淀下来。 离心分离器 科技应用 因为固体微粒密度较大，所以合力不足以提供高速旋转所需要的向心力而做离心运动，快速地沉淀到试管底部。 科技应用 离心现象的危害与防止 工厂的砂轮在使用时，有可能造成材料或砂轮破碎，使碎片飞出，甚至有可能酿成事故。 因此砂轮的外侧都需要加一个防护罩。 离心现象的危害与防止 O F静 v 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供 汽车转弯俯视图 当车速过快时，F合<F向， 供小于需，汽车做离心运动。 离心现象的危害与防止 离心现象的危害与防止 高速公路设计成外高内低 mg F支 F向 𝜽 课堂练习 如图，两个质量均为m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，圆盘从静止开始绕轴缓慢地加速转动 （1）那么谁先做离心运动？ （2）求b开始滑动的临界角速度。 mg F支 f静 f静=F向 有 Kmg=mω2r 当达到最大静摩擦力时， ω继续增大，即 f静<F向 供小于需，物体b做离心运动 所以，临界角速度 知识总结 1、离心现象的定义 2、物体做离心运动的条件： 合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力 即：供小于需 3、离心现象的应用：脱水机、棉花糖机，离心分离机 4、离心现象的危害与防止：汽车转弯速度不能太大，使用砂轮 要加防护罩等 $$