（沪科版）高中物理 2.4研究离心现象及其应用 ppt课件

（沪科版）高中物理 2.4研究离心现象及其应用 ppt课件内容摘要：

1、究离心现象及其应用情境导入 课程目标 1 . 通过生活现象了解离心运动实例。 2 . 知道物体做离心运动的条件。 3 . 通过实例分析了解离心运动的应用与防止。 一 二一、离心现象 1 . 定义 : 做 圆周 运动的物体 , 在某种情况下会脱离圆周做离开 圆心 运动的现象。 2 . 本质 : 离心运动的本质是由于物体具有 惯性。 物体做圆周运动时总有沿 切线 方向飞出的趋势。 3 . 条件 : 所受的向心力 突然消失 , 或所受到的指向圆心的合力 小于 所需向心力时。 一 二二、离心现象的应用与防止 1 . 应用 : 制造水泥涵管、 离心式水泵 、离心真空泵、 离心分离机 、洗衣机甩干衣物等。 2、 2 . 危害及防止 : 车辆转弯时易出现交通事故 , 弯道处 , 要对车辆 限定速度。 高速旋转的砂轮或飞轮破裂 , 会因碎片飞出造成事故 , 所以要对转动的物体限定速度。 一 二思考 雨伞转动时 , 伞面上的水滴被甩出 ( 如图 )。 水滴被甩出去的原因是什么 ? 提示 : 伞面上的水滴由于受到的力不足以维持其做圆周运动 , 而出现远离圆心的现象。 探究点一 探究点二探究一对离心现象的理解 问题导引用光滑的白色厚纸做成圆板 , 并将铁钉插在中心 , 做成如图所示的陀螺 ,然后滴几滴墨水在圆板上。 在墨水未干之前 , 轻轻旋转陀螺。 当陀螺停止时 ,墨水痕迹会变成旋风似的弯曲状。 怎样解释上面 3、的实验现象呢 ? 提示 : 墨水做离心运动 , 沿切线方向飞出。 探究点一 探究点二名师精讲 1 . 离心运动的实质 离心现象的本质是物体惯性的表现。 做圆周运动的物体 , 由于惯性 , 总是有沿着圆周切线飞出去的趋向 , 之所以没有飞出去 , 是因为受到向心力的作用。 从某种意义上说 , 向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切向方向拉回到圆周上来。 2 . 离心运动的条件 做圆周运动的物体 , 提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力。 探究点一 探究点二3 . 离心运动、近心运动的判断 物体做圆周运动是离心运动还是近心运动 , 由实际提供的向心力 F 与所需向心力( m2R或 4、2) 的大小关系决定。 ( 1 ) 若 F =2( 或 m2R), 即 “ 提供 ” 满足“ 需要 ” , 物体做圆周运动。 ( 2 ) 若 F 2( 或 m2R), 即 “ 提供 ” 大于“ 需要 ” , 物体做半径变小的近心运动。 ( 3 ) 若 F 2( 或 m2R), 即 “ 提供 ” 不足 , 物体做离心运动。 由以上关系进一步分析可知 : 原来做圆周运动的物体 , 若速率不变 , 所受向心力减小或向心力不变 , 速率变大 , 物体将做离心运动 ; 若速度大小不变 ,所受向心力增大或向心力不变 , 速率减小 , 物体将做近心运动。 探究点一 探究点二警示 ( 1 ) 离心运动不是沿半 5、径方向向外远离圆心的运动。 ( 2 ) 做离心运动的物体并非受到离心力的作用 , 而是合力不足以提供向心力的结果。 探究点一 探究点二【例题 1 】 下列关于离心现象的说法 , 正确的是 ( ) A . 当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 B. 做匀速圆周运动的物体 , 当它所受的一切力都消失时 , 它将做背离圆心的圆周运动 C. 做匀速圆周运动的物体 , 当它所受的一切力都突然消失时 , 它将沿切线做直线运动 D. 做匀速圆周运动的物体 , 当它所受的一切力都消失时 , 它将做曲线运动 点拨 : 产生离心现象的条件是合外力不足以提供向心力或者合外力突然消失。 探究点一 探究点二解析 6、: 向心力是根据力的作用效果命名的。 做匀速圆周运动的物体所需要的向心力是它所受的合外力。 物体并没有受到另外一个叫向心力的力的作用 , 当然也不受离心力的作用。 产生离心现象的原 因是物体所受的合外力不足以提供物体做圆周运动所需要的向心力 , 即 F 合 m 2R 或者是合外力突然消失 , 故选项 A 错误 ; 物体做匀速圆周运动时 , 若它受的力都消失 , 物体由于惯性从这一时刻起做匀速直线运动 , 故选项 C 正确 , B 、 D 错误。 答案 : C 题后反思 深刻理解产生离心现象的条件是解题的关键。 探究点一 探究点二探究二离心现象的应用与防止 问题导引汽车转弯时行驶不能太快 , 否则容易 7、发生交通事故 , 那么 , 汽车在转弯时为什么要限速 ? 提示 : 车速太快 , 地面给汽车的最大静摩擦力不足以提供汽车转弯的向心力 , 汽车就会做离心运动 , 导致交通事故发生。 探究点一 探究点二名师精讲 1 . 几种常见离心运动的对比图示 项目 实物图 原理图 现象及结论 洗衣机 脱水筒 当水滴与衣物间的附着力 F 不足以提供向心力时 , 即 F m 2R, 水滴做离心运动 探究点一 探究点二汽 车在 水平路 面上转弯 当最大静摩擦力不足以提供向心力时 , 即f m a x m2R, 汽车做离心运动 用离心 机把体 温计的 水银甩 回玻璃 泡中 当离心机快速旋转时 , 缩口处对水银柱的阻 8、力不足以提供向心力时 , 水银柱做离心运动进入玻璃泡内 探究点一 探究点二 2 . 离心现象的防止 ( 1 ) 防止方法 : 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。 增大合外力 , 使其达到物体做圆周运动时所需的向心力。 ( 2 ) 常见实例 : 汽车、火车在弯道要限速 , 转动砂轮、飞轮要限速。 警示 在分析实际的离心现象时 , 关键是找出使物体做圆周运动的向心力 , 把实际运动抽象成一个理想化的圆周运动来处理。 探究点一 探究点二【例题 2 】 某游乐场里的赛车场地为圆形 , 半径为 10 0m , 一赛车和车手的总质量为 1 00 轮胎与地面间的最大静摩擦力为 60 9、0 N。 ( 1 ) 若赛车的速度达到 72h , 这辆车在运动过程中会不会发生侧滑 ? ( 2 ) 若将场地建成外高内低的圆形 , 且倾角为 3 0 , 赛车的速度多大时 , 司机感觉不到自己有相对车的侧向的运动趋势 ? 解析 : ( 1 ) 赛车在场地上做圆周运动的向心力由静摩擦力提供。 赛车做圆周运动所需的向心力为 F =m2R= 400 N 600 N , 所以赛车在运动过程中不会发生侧滑。 ( 2 ) 由题意得车手不受座椅侧向的摩擦力 , 于是赛车只受支持力和重力 ,由牛顿第二定律知 mg t a n =m2v= g R = 24 m / s。 答案 : ( 1 ) 不会侧滑 ( 10、2 ) 24m / s 探究点一 探究点二题后反思 物体做匀速圆周运动即将出现离心现象时 , 出现临界情况 , 分析此类问题要抓住临界状态。 1 2 3 4 51 . 物体做离心运动时 , 运动轨迹的形状为 ( ) 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 : 离心运动是指合力突然变为零或合力不足以提供向心力时物体逐渐远离圆心的运动。 若合力突然变为零 , 物体沿切线方向做直线运动 ; 若合力比向心力小 , 物体做曲线运动 , 但逐渐远离圆心 , 故 A 、 B 、 D 错 , C 对。 答案 : C 1 2 3 4 52 . 下列关于离心现象 11、的说法正确的是 ( ) A . 当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象 B. 做匀速圆周运动的物体 , 当它所受的一切力都消失时 , 它将做背离圆心的圆周运动 C. 做匀速圆周运动的物体 , 当它所受的一切力都突然消失时 , 它将沿切线做直线运动 D. 做匀速圆周运动的物体 , 当它所受的一切力都突然消失时 , 它将做曲线运动 解析 : 向心力是以效果命名的 , 做匀速圆周运动的物体所需的向心力 , 是它所受的某个力或几个力的合力提供的 , 因此 , 它并不受向心力和离心力的作用 ,它之所以产生离心现象是由于 F 合 m 2R , 故 A 错 ; 物体在做匀速圆周运动时 , 若它所受到的力 12、都突然消失 , 根据牛顿第一定律 , 它从这时起做匀速直线运动 , 故 C 对 , B 、 D 错。 答案 : C 1 2 3 4 53 . 如图所示 , 某游乐场有一水上转台 , 可在水平面内匀速转动 , 沿半径方向面对面手拉手坐着甲、乙两个小孩 , 假设两小孩的质量相等 , 他们与盘间的动摩擦因数相同 , 当圆盘转速加快到两小孩刚好还未发生滑动时 , 某一时刻两小孩突然松手 , 则两小孩的运动情况是 ( ) A . 两小孩均沿切线方向滑出后落入水中 B. 两小孩均沿半径方向滑出后落入水中 C. 两小孩仍随圆盘一起做匀速圆周运动 , 不会发生滑动而落入水中 D. 甲仍随圆盘一起做匀速圆周运动 13、 , 乙发生滑动最终落入水中 1 2 3 4 5解析 : 在松手前 , 甲、乙两小孩做圆周运动的向心力均由静摩擦力及拉力的合力提供 , 且静摩擦力均达到了最大值。 因为这两个小孩在同一个圆盘上转动 , 故角速度 相同 , 设此时手中的拉力为 F , 则对甲 : f m a x - F =m 2R 甲 , 对乙 : F +f m a x =m 2R 乙。 当松手时 , F= 0 , 乙所受的最大静摩擦力小于所需要的向心力 , 故乙做离心运动 , 然后落入水中。 甲所受的静摩擦力变小 , 直至与它所需要的向心力相等 , 故甲仍随圆盘一起做匀速圆周运动 , 选项 D 正确。 答案 : D 1 2 3 4 14、 54 . ( 多选 ) 做离心运动的物体 , 它的速度变化情况是 ( ) A . 速度大小不变 , 方向改变 B. 速度大小不变 , 方向不变 C. 速度的大小和方向可能都改变 D. 速度的大小和方向可能都不变 解析 : 离心运动表现为两种形式 : 一是沿切线远离圆心 , 做匀速直线运动 , 这种情况下 , 速度的大小和方向都不变 ; 二是介于切线与圆周之间远离圆心 , 这种情况是由于合外力所提供的向心力不足所造成的 , 轨迹为曲线 , 速度的大小和方向都变化。 由上述分析可知 , 选项 A 、 B 是错误的 , 选项 C 、 D 正确。 答案 : 1 2 3 4 55 . 一级方程式汽车大赛中 , 一辆赛车总质量为 m , 一个路段的水平转弯半径为 R , 赛车转此弯时的速度为 v , 赛车形状都设计得使其上下方空气有一压力差 气动压力 , 从而增大了对地面的正压力。 正压力与摩擦力的比值叫侧向附着系数 , 用 表示。 要上述赛车转弯时不侧滑 , 则需要多大的气动压力 ? 解析 : 以赛车为研究对象 , 受力如图所示。 正压力 N = 气 , 由题意可得f= , 摩擦力 f 提供向心力 , 则 f =m2R, 解以上各式可得 F 气 = m 2R- 答案 : m 2R-。