高中物理 第2章 研究圓周運(yùn)動 2_4 研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用教師用書 滬科版必修2
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2.4 研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.了解離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件,知道人們對離心現(xiàn)象的應(yīng)用. 2.了解人們?yōu)榉乐闺x心現(xiàn)象而采取的辦法及措施. 3.通過實際生活中的應(yīng)用,體驗理論指導(dǎo)實際的思想. 離 心 現(xiàn) 象 1.定義:做圓周運(yùn)動的物體,脫離圓周做離開圓心的運(yùn)動現(xiàn)象. 2.本質(zhì):離心運(yùn)動的本質(zhì)是由于物體具有慣性.物體做圓周運(yùn)動時總有沿切線方向飛出的趨勢. 3.條件:合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動所需的向心力. 1.做離心運(yùn)動的物體一定受到離心力的作用.() 2.離心運(yùn)動是沿半徑向外的運(yùn)動.() 3.離心運(yùn)動是物體慣性的表現(xiàn).() 雨天,當(dāng)你旋轉(zhuǎn)自己的雨傘時,將會發(fā)現(xiàn)雨滴沿著傘邊緣的切線飛出,如圖241你能說出其中的原因嗎? 圖241 【提示】 當(dāng)轉(zhuǎn)動雨傘時,雨滴隨之轉(zhuǎn)動,所需向心力不足,雨滴做離心運(yùn)動,因水平方向不受力,由于慣性原因,雨滴沿著傘邊緣的切線飛出,飛出后做平拋運(yùn)動. 如圖242所示,鏈球比賽中,高速旋轉(zhuǎn)的鏈球被放手后會飛出.汽車高速轉(zhuǎn)彎時,若摩擦力不足,汽車會滑出路面.請思考: 圖242 探討1:鏈球飛出、汽車滑出是因為受到了離心力嗎? 【提示】 不是.是因為向心力不足或消失. 探討2:物體做離心運(yùn)動的條件是什么? 【提示】 物體受的合外力消失或小于圓周運(yùn)動需要的向心力. 1.離心運(yùn)動的實質(zhì):離心運(yùn)動是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象,它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn).做圓周運(yùn)動的物體,總是有沿著圓周切線飛出去的趨向,之所以沒有飛出去,是因為受到指向圓心的力. 2.離心運(yùn)動的條件:做圓周運(yùn)動的物體,提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足夠大的向心力. 3.離心運(yùn)動、近心運(yùn)動的判斷:物體做離心運(yùn)動還是近心運(yùn)動,由實際提供的向心力F與所需向心力(m或mrω2)的大小關(guān)系決定.(如圖243所示) 圖243 (1)若F=mrω2(或m)即“提供”滿足“需要”,物體做圓周運(yùn)動. (2)若F>mrω2(或m),即“提供”大于“需要”,物體做半徑變小的近心運(yùn)動. (3)若F<mrω2(或m),即“提供”不足,物體做離心運(yùn)動. (4)若F=0,物體做離心運(yùn)動,并沿切線方向飛出. 1.下列現(xiàn)象中,跟離心運(yùn)動有關(guān)的是( ) A.人沿直線跑步時突然跌倒 B.運(yùn)動員將鏈球旋轉(zhuǎn)后拋出 C.圓柱上的細(xì)繩系一小球,小球繞圓柱轉(zhuǎn)動使細(xì)繩纏繞在圓柱上 D.運(yùn)動員將鉛球拋出 【解析】 做圓周運(yùn)動的物體,當(dāng)外力突然消失或不足以提供物體所需要的向心力時,做離心運(yùn)動.運(yùn)動員將鏈球旋轉(zhuǎn)后拋出,鏈球做離心運(yùn)動,故本題選B. 【答案】 B 2.如圖244所示,光滑的水平面上,小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動,若小球到達(dá)P點時F突然發(fā)生變化,下列關(guān)于小球運(yùn)動的說法正確的是( ) 圖244 A.F突然消失,小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動 B.F突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動 C.F突然變大,小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動 D.F突然變小,小球?qū)⒀剀壽EPc逐漸靠近圓心 【解析】 F突然消失時,小球?qū)⒀卦摃r刻線速度方向,即沿軌跡Pa做離心運(yùn)動,選項A正確;F突然變小時,小球?qū)剀壽EPb做離心運(yùn)動,選項B、D均錯誤;F突然變大時,小球?qū)⒀剀壽EPc做近心運(yùn)動,選項C錯誤. 【答案】 A 3.(2016玉林高一檢測)物體m用細(xì)繩通過光滑的水平板上的小孔與裝有細(xì)沙的漏斗M相連,并且正在做勻速圓周運(yùn)動,如圖245所示,如果緩慢減小M的質(zhì)量,則物體的軌道半徑r、角速度ω變化情況是( ) 【導(dǎo)學(xué)號:02690024】 圖245 A.r不變,ω變小 B.r增大,ω減小 C.r減小,ω增大 D.r減小,ω不變 【解析】 細(xì)繩拉力提供物體m做圓周運(yùn)動需要的向心力,當(dāng)緩慢減小M時,對m的拉力減小,拉力不足以提供向心力,物體m做離心運(yùn)動,運(yùn)動半徑r增大,由牛頓第二定律得Mg=T=mω2r,因為細(xì)繩拉力T減小,半徑r增大,因此ω減小,選項B正確. 【答案】 B 離心運(yùn)動的分析技巧 1.物體所受的合外力是否滿足物體做圓周運(yùn)動所需要的向心力,即“提供”是否滿足“需求”.物體做圓周運(yùn)動所需要的向心力越大,物體就越容易發(fā)生離心現(xiàn)象. 2.離心現(xiàn)象是做圓周運(yùn)動的物體所受合力減?。蚝狭ν蝗幌碌默F(xiàn)象,而不是離心力大于向心力的緣故. 3.當(dāng)提供向心力的合力大于需要的向心力(F合>mω2r)時,物體將做“近心運(yùn)動”. 離 心 現(xiàn) 象 的 應(yīng) 用 與 防 止 1.應(yīng)用:制造水泥涵管、離心式水泵、離心真空泵、離心分離器、洗衣機(jī)甩干衣物等. 2.危害及防止:車輛轉(zhuǎn)彎時易出現(xiàn)交通事故,彎道處,要對車輛限速. 高速旋轉(zhuǎn)的砂輪或飛輪破裂,會因碎片飛出造成事故,所以要對轉(zhuǎn)動的物體限定轉(zhuǎn)速. 1.洗衣機(jī)的脫水筒里利用了離心運(yùn)動.(√) 2.公路轉(zhuǎn)彎處路面外高內(nèi)低是利用了離心現(xiàn)象.() 3.轉(zhuǎn)動的砂輪要求限定轉(zhuǎn)速是為了防止離心現(xiàn)象造成事故.(√) (1)路滑時,汽車轉(zhuǎn)彎時為什么要減速? (2)離心運(yùn)動是離心力大于向心力嗎? (3)離心現(xiàn)象和近心現(xiàn)象中受力有何特點? 【提示】 (1)根據(jù)F=m,速度越大,需要的向心力越大,汽車越容易側(cè)滑,故路滑時汽車轉(zhuǎn)彎要減速. (2)離心運(yùn)動,是圓周運(yùn)動需要的向心力大于外界提供的指向圓心的合外力. (3)離心現(xiàn)象是F合- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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