第4章第4節(jié) 離心運(yùn)動(dòng)

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1、第4章第4節(jié) 離心運(yùn)動(dòng) ［課時(shí)安排］ 1課時(shí) ［教學(xué)目標(biāo)］ 一、知識(shí)與技能 1、 知道什么是離心現(xiàn)象，搞清物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件。 2、 認(rèn)識(shí)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和危害 二、過(guò)程與方法 1、 結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件，糾正認(rèn)為物體做離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭茈x心力的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。 2、 通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。 三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析，明白事物都是一分為二的，要學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)來(lái)看待問(wèn)題。 ［教學(xué)重難點(diǎn)］ 1、物體做離心運(yùn)動(dòng)所滿足的條件 2、對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解及其實(shí)例分析． ［教學(xué)方法］ 講授

2、法 ［教具］ 離心轉(zhuǎn)臺(tái)、離心干燥器等各類演示設(shè)備 ［教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程］ （一）引入： 我們小時(shí)候大都喜歡吃棉花糖，而且當(dāng)時(shí)一定非常奇怪．為什么一顆一顆的白砂糖，經(jīng)過(guò)機(jī)器一轉(zhuǎn)，就變成又松又軟的“棉花”不斷向外“飛出”? 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體。它所受的合外力恰好提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，物體將怎樣運(yùn)動(dòng)呢?本節(jié)課專門研究這一問(wèn)題． （二）探究教學(xué) 一、 離心運(yùn)動(dòng) 學(xué)生閱讀教材，認(rèn)識(shí)離心運(yùn)動(dòng)． 1．離心現(xiàn)象 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向，它之所以沒(méi)有飛去是因?yàn)橄蛐牧Τ掷m(xù)地把物體拉到圓周上來(lái)，使物體同圓心的距離保持不

3、變． 一旦向心力突然消失，物體就沿切線方向飛去，離圓心越來(lái)越遠(yuǎn)．如用細(xì)繩拉著在光滑水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球，如果細(xì)繩突然斷了，小球就沿切線方向飛去；用旋轉(zhuǎn)的砂輪磨制刀具時(shí)，原來(lái)做勻速圓周的砂輪微粒，磨落后將沿切線飛去． 多媒體課件展示 旋轉(zhuǎn)的砂輪磨制刀具 除了向心力突然消失外，在合外力F不足以提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，物體將偏離原來(lái)運(yùn)動(dòng)的圓軌道．當(dāng)F< mrω2時(shí)，物體將沿切線和圓周之間的某條曲線運(yùn)動(dòng)，離圓心越來(lái)越遠(yuǎn)，如圖所示，如在旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)上滴幾滴墨水，平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)較慢時(shí)，墨水能隨轉(zhuǎn)臺(tái)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)平臺(tái)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，墨水滴將做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)． 2．

4、離心運(yùn)動(dòng) 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)． (1)離心運(yùn)動(dòng)的條件： 當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力突然消失，物體便沿所在位置的切線方向飛出． 當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力時(shí)，物體將沿切線和圓周之間的一條曲線運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離圓心而去． (2)離心現(xiàn)象的本質(zhì)——物體慣性的表現(xiàn) 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身有慣性，總是想沿著切線方向運(yùn)動(dòng)。只是由于向心力作用，使它不能沿切線方向飛出，而被限制著沿圓周運(yùn)動(dòng)．如果提供向心力的合外力突然

5、消失，物體由于本身的慣性，將沿著切線方向運(yùn)動(dòng)，這也是牛頓第一定律的必然結(jié)果．如果提供向心力的合外力減小，使它不足以將物體限制在圓周上，物體將做半徑變大的圓周運(yùn)動(dòng)．此時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心，但“遠(yuǎn)離”不能理解為“背離”．做離心運(yùn)動(dòng)的物體并非沿半徑方向飛出，而是運(yùn)動(dòng)半徑越來(lái)越大． 二、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止 1．離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用 ①離心干燥器 演示：把一塊濕布放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里，網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力F足以提供所需的向心力，使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力F不足以提供所需的向心力，水滴就做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)網(wǎng)孔，飛到網(wǎng)籠外

6、面． ②離心沉淀器 試管里的懸濁液沉淀較慢，為了加速沉淀，也可把試管裝入離心機(jī)，利用離心運(yùn)動(dòng)的原理使其中的不溶微粒加速沉淀．小朋友都愛(ài)吃的“棉花糖”，它的制作方法也應(yīng)用了離心運(yùn)動(dòng)的原理． ③洗衣機(jī)的脫水筒 ④用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi) 體溫計(jì)盛水銀的玻璃泡上方有一段非常細(xì)的縮口，測(cè)定體溫后，升到縮口上方的水銀柱因受縮口的阻力不能自動(dòng)縮回玻璃泡內(nèi)，在醫(yī)院里將許多用過(guò)的體溫計(jì)裝入水袋內(nèi)放在離心機(jī)上，轉(zhuǎn)動(dòng)離心機(jī)，可把水銀柱甩回到玻璃泡內(nèi)．當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，縮口的阻力 F足以提供所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)離心機(jī)轉(zhuǎn)得很快時(shí)

7、，阻力F不足以挺供所需的向心力，水銀柱做離心運(yùn)動(dòng)而回到玻璃泡內(nèi)．在日常生活中我們通常是用手將體溫計(jì)中的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)的． 2．離心運(yùn)動(dòng)的防止 ①車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)要限速 在水平路面上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力來(lái)源于靜摩擦力。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需的向心力F大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故．因此，在轉(zhuǎn)彎處，車輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速率． ②轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪和飛輪要限速 高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪和飛輪等，都不得超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，砂輪和飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需的向心力時(shí)，離心運(yùn)動(dòng)會(huì)使它們破裂，甚至釀成

8、事故。 離心現(xiàn)象有時(shí)會(huì)造成危害，需要防止．例如汽車、火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)若速度超過(guò)允許范圍，就會(huì)因離心現(xiàn)象而造成嚴(yán)重交通事故．高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪，若轉(zhuǎn)速過(guò)大，使構(gòu)成砂輪的砂粒間的作用力不足以提供其所需的向心力，就會(huì)引起砂輪某些組成部分的離心現(xiàn)象而造成事故。 【知識(shí)拓展】 在日常生活中，有不少人用“離心力’’來(lái)解釋離心現(xiàn)象．其實(shí)，“離心力”這個(gè)概念不夠嚴(yán)密．物體發(fā)生離心現(xiàn)象并不是因?yàn)橛惺裁础半x心力”作用在物體上，而是因?yàn)橄蛐牧p小或消失．此外，向心力本身也是一個(gè)以效果來(lái)命名的力，它可以是一個(gè)作用力，也可以是幾個(gè)作用力的合力，也可以是合力在半徑方向的分力．在一般情況下，也不能認(rèn)為

9、向心力和離心力是一對(duì)作用力和反作用力 1．飛機(jī)俯沖拉起時(shí)，飛行員處于超重狀態(tài)，即飛行員對(duì)座位的壓力大于他所受的重力，這種現(xiàn)象也叫過(guò)荷．過(guò)荷會(huì)造成飛行員大 腦缺血，四肢沉重．過(guò)荷過(guò)大時(shí)，飛行員還會(huì)暫時(shí)失明，甚至?xí)炟剩w行員可以通過(guò)加強(qiáng)訓(xùn)練來(lái)提高自己的抗荷能力．如圖所示是訓(xùn)練飛行員用的一種離心試驗(yàn)器．當(dāng)試驗(yàn)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被訓(xùn)練人員根據(jù)測(cè)試要求，在試驗(yàn)艙內(nèi)可取坐、臥等不同姿勢(shì)，以測(cè)試離心作用對(duì)飛行員產(chǎn)生的影響．離心試驗(yàn)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，被測(cè)驗(yàn)者做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)觀察到圖中的直線AB(即垂直于座位的直線)與水平桿成300角．被測(cè)驗(yàn)者對(duì)座位的壓力是他所受重力的多少倍? 2．有一種大型游

10、戲器械，它是一個(gè)圓筒形的大容器，游客進(jìn)入容器后靠筒壁坐著(見(jiàn)圖)．當(dāng)圓筒開始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速逐漸增大時(shí)，游客會(huì)感到自己被緊緊地壓在筒壁上不能動(dòng)彈．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到一定程度時(shí)，突然地板與座椅一起向下坍落，游客們大吃一驚，但他們都驚奇地發(fā)現(xiàn)自己是安全的．請(qǐng)回答這時(shí)人們做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力是由什么力提供的? 人們自身所受重力又是被什么力所平衡的? （三）課堂練習(xí) 三、鞏固練習(xí) 1．物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件是什么？ 2．在你的日常生活中，各舉一例說(shuō)明你對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止. 3．物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)軌跡…………………………………………………( ) A．一定是直線 B．一定是曲線

11、 C．可能是直線，也可能是曲線 D．可能是圓 4．物體m用線通過(guò)光滑的水平板上的小孔與砝碼M相連，并且正在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示．如果減小M的質(zhì)量，則物體的軌道半徑r，角速度ω線速度v的大小變化情況是………………………( ) A．r不變，v變小，ω變小 B．r增大，ω減小，v不變 C．r減小，v不變，ω增大 D．r減小，ω不變，v變小 5．如果汽車的質(zhì)量為m，水平彎道是一個(gè)半徑為50 m的圓弧，汽車與地面間的最大靜摩擦力為車重的O．2倍，欲使汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)不打滑，汽車在彎道處行駛的最大速度是多少?(g取10 m／s2)

12、參考答案： 3．C 4．B 5．10 m／s （四）課堂小結(jié) 這節(jié)課我們運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)分析了離心現(xiàn)象，知道了產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng)的條件．在耋際中，當(dāng)離心運(yùn)動(dòng)對(duì)我們有利時(shí)需要利用它，當(dāng)離心運(yùn)動(dòng)對(duì)我們有害時(shí)就需要加以限制． （五）課外作業(yè) （六）板書設(shè)計(jì) 板書設(shè)計(jì) 1．離心現(xiàn)象 (1)物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件 合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力． (2)離心運(yùn)動(dòng) 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)． 2．離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止 (1)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用 ①離心干燥器 ②離心沉淀器 (2)離心運(yùn)動(dòng)的防止 ①車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)要限速 ②轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪和飛輪要限速 ［教學(xué)反思］