4.4 离心运动 学案 (6)

4.4 离心运动 学案6 【学习目标】 1.知道什么是离心现象. 2.理解离心运动是失去向心力或向心力不足所致的现象. 3.知道离心现象的应用. 【学习重点】 离心现象的认识，理解离心现象的条件. 【知识要点】 一、认识离心运动 1、定义 当物体所受的合外力突然消失或者不足以提供它所需要的向心力时，物体将沿切线方向飞出或者做离圆心越来越远的曲线运动，这种运动叫做离心运动，即为离心现象. 2、产生的原因 向心力的作用效果是改变物体运动的方向，如果向心力突然消失时（例如用绳系住小球转，绳突然断裂），则物体的速度方向不再变化，由于惯性，物体将沿此时的速度方向（即切线方向）按此时速度的大小飞出，如果提供的外力小于物体做匀速圆周运动所需要的向心力，虽然物体的速度方向还要变化，但速度方向变化较慢，因此物体偏离原来的圆周做离心运动，其轨迹为圆周和切线间的某条曲线，见图1所示. 图1 同学们都有这样的体会：当你所乘的汽车急转弯时，你会不由自主地向外倾斜或向外滑去，这种情况的产生并不是受到了“离心力”的作用，而是惯性的一种表现，即发生了离心现象. 3、产生条件 当外界提供的向心力突然消失（比如系绳断裂）或小于做圆周运动的物体所需要的向心力时，才会发生离心现象. 二、离心机械 离心水泵、洗衣机的脱水筒、离心沉淀器等。 离心沉淀器就是一种利用离心现象的机械，它可以使混浊液体中密度较大的物质加速沉淀，譬如，医疗上就是利用此离心沉淀器来分离血浆的. 三、离心运动的危害及其防止 在日常生活中，离心现象是经常发生的，离心现象对人类来说既有有利的一面，又有危害的一面，对有利的一面应加以利用，对有害的一面应设法防止。 【典型例题】 【例题1】物体做离心运动时，运动轨迹（　　） 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.可能是一个圆 解析：离心运动即物体沿切线或切线和圆周之间的曲线远离圆心的运动，因此其轨迹可能为直线也可能为曲线，物体做离心运动时，不再是沿着圆周运动，因为其半径必须增大，C对. 【例题2】如图2所示，质量为m的小球P与穿过光滑水平板中央小孔O的轻绳相连，用力拉着绳子另一端使P在水平板内绕O做半径为a、角速度为ω1的匀速圆周运动，求： （1）此时P的速率多大？ （2）若将绳子从这个状态迅速放松，后又拉直使P绕O做半径为b的圆周运动，从放松到拉直这段过程经过了多长时间？ （3）P做半径为b的圆周运动的角速度ω2为多大？ 图2 解析：（1）P点速度大小v1=ω1r=ω1a （2）绳子放松后，小球保持v1速度沿切线AB做匀速直线运动，从图3中可看出放松到拉直这段位移x= 其间所用时间t== （3）拉直时，v1分解成切向速度v2和法向速度v3，小球将以速度v2做半径为b的匀速圆周运动，而法向速度v3损失减小到零. 图3 所以：v2=v1cosθ，而在Rt△OAB中cosθ= 所以：v2=v1 ω2b=·ω1a ω2=ω1. 【达标训练】 1.下列事例中，利用了离心现象的是 A.汽车转弯时要限速行驶 B.在修筑铁路时，转弯处要有一定坡度，内轨要低于外轨 C.转速很高的砂轮其半径不能做得很大 D.浇铸钢管或水泥管时，让模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，制成无缝隙管 答案：D 2.如图4所示，绕竖直轴线匀速转动的水平圆盘上有一个相对盘静止的物体，则物体所受到的力有 图4 A.重力、支持力 B.重力、支持力、离心力 C.重力、支持力、方向指向盘心的静摩擦力 D.重力、支持力、向心力 答案：C 3.如图5所示，小篮中放一小物块，用细线挂于O点，现让物块随小篮一起绕O点在竖直平面内做圆周运动，设线的拉力为F，物块对篮底的压力为N，小篮行至最高点时，物块恰能不掉脱.则下面说法正确的是 图5 A.此时F≠0,N=0 B.此时F=0,N≠0 C.此时F=0,N=0 D.此时F≠0,N≠0 答案：C 4.一辆汽车在水平公路上转 ... ...