高一物理研究离心现象及其应用

2.4研究离心现象及其应用我们小时候大都喜欢吃棉花糖，而且当时一定非常奇怪．为什么一颗一颗的白砂糖，经过机器一转，就变成又松又软的“棉花”不断向外“飞出”?一、认识离心运动做圆周运动的物体，在所提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。1.离心运动：思考：物体做离心运动，需要满足什么条件呢？•提供的向心力突然消失或小于所需要的向心力，即：F供=0或F供F需。2.物体做离心运动的条件：3.离心现象的本质•物体惯性的表现•当所提供的向心力突然消失或小于圆周运动所需要的向心力时，物体就做远离圆心的离心运动，那么当所提供的向心力大于所需要的向心力时，物体会做什么样的运动呢？拓展：思考与讨论•当F供=F需时，物体沿圆周做圆周运动小结：•当F供=0时，物体沿切线方向做直线运动•当F供＜F需时，物体做逐渐远离圆心的曲线运动•当F供＞F需时，物体做逐渐靠近圆心的曲线运动二、离心运动的应用1、洗衣机的脱水筒当脱水筒转得比较慢时，水跟衣物的附着力，足以提供水做圆周运动所需的向心力，水随衣物做圆周运动。当脱水筒转得比较快时，附着力不足以提供圆周运动所需的向心力，于是水做离心运动，穿过网孔，飞到脱水筒之外。2、离心沉淀器用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内当离心机转得比较慢时，缩口的阻力F足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力F不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。3、离心水泵4、制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入内白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。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，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。问题一:要使原来做圆周运动的物体做离心运动，该怎么办？A、提高转速，使物体所需向心力增大到大于所提供的向心力。B、减小提供的向心力或使其消失三、离心运动的危害及其防止：1、在水平公路上行驶的汽车转弯时υfmaxmυr2fmax汽车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的。如果转弯时速度过大，所需向心力大于最大静摩擦力，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。2、高速旋转的飞轮、砂轮的限速原因：转动的砂高速轮和飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮和飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故。问题二：要防止离心现象发生，该怎么办？A、减小物体运动的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减小到等于提供的向心力B、增大提供的向心力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力知识拓展在日常生活中，有不少人用“离心力”来解释离心现象．其实，“离心力”这个概念不够严密．物体发生离心现象并不是因为有什么“离心力”作用在物体上，而是因为提供的向心力消失或小于所需要的向心力．达标检测：A、一定是直线。B、一定是曲线。C、可能是直线，也可能是曲线。D、可能是圆。1.关于做离心运动的物体的运动轨迹，正确的是()CA、做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心B、做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心C、做匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其做圆周运动D、做离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故2.下列说法正确的是()B3.为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：()a、增大汽车转弯时的速度b、减小汽车转弯时的速度c、增大汽车与路面间的摩擦d、减小汽车与路面间的摩擦A、a、bB、a、cC、b、dD、b、c4.下列说法中错误的有：()A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速D、离心水泵利用了离心运动的原理DB5.物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示．如果减小M的质量，则物体的轨道半径r，角速度ω线速度v的大小变化情况是()BA、r不变，v变小，ω变小B、r增大，ω减小，v不变C、r减小，v不变，ω增大D、r减小，ω不变，v变小6.如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径50m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的0.2倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少？（g取10m/s2）解析：水平弯道汽车转弯的向心力由路面对车轮的静摩擦力提供，要不打滑，则汽车转弯时所需向心力必须小于等于最大静摩擦力。当最大静摩擦力提供汽车圆周运动所需向心力时，汽车的速度是其转弯时不打滑的最大速度，设为Vm，有：代入数据解得：课堂小结一.离心现象1.离心运动：2.物体做离心运动的条件：3.离心现象的本质——做圆周运动的物体，在所提供的向心力突然消失或者小于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。F供=0或F供F需4.离心运动的特点：（1）做圆周运动的物体，当合外力消失时，它就以这一时刻的线速度沿切线方向飞去；当有提供的向心力但小于需要的向心力时，物体就沿切线与圆周之间的一条曲线逐渐远离圆心。它不是沿半径方向飞出。（2）做离心运动的质点不存在所谓的“离心力”作用，因为没有任何物体提供这种力。二．离心运动的应用和防止物体惯性的表现。在实际中，当离心运动对我们有利时需要利用它，当离心运动对我们有害时就需要加以限制。活动与探究观察并思考：1．汽车、自行车等在水平面上转弯时，为什么速度不能过大?2．滑冰运动员及摩托车运动员在弯道处的姿势，并分析其受力情况．再见！