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1、鲁科版2018-2019学年高中物理必修2学案含答案第4节离心运动学习目标核心提炼1.知道什么是离心运动和离心运动产生的条件。2.了解离心机械的原理。3.了解离心运动的危害及防止，并会分析一些临界现象。1个概念离心运动1个条件离心运动产生的条件一、离心运动阅读教材第8182页“认识离心运动”部分，知道离心现象，初步了解产生离心运动的条件。1.定义：做圆周运动的物体，在受到的合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动。2.产生条件：合外力突然消失或者不足以提供物体做圆周运动所需要的向心力。思维拓展如图1所示，链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出。汽车高速转弯时
2、，若摩擦力不足，汽车会滑出路面。图1(1)链球飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗？(2)物体做离心运动的条件是什么？答案(1)不是，离心力实际并不存在。(2)当向心力突然消失或合外力不足以提供所需向心力时，物体做离心运动。二、离心机械阅读教材第8283页“离心机械”部分，了解常用的几种离心机械。有离心分离器、离心铸造、洗衣脱水筒、离心水泵等。三、离心运动的危害及其防止阅读教材第83页“离心运动的危害及其防止”部分，通过实例分析了解离心运动的应用与防止。1.危害(1)飞机攀高或翻飞旋转时，离心运动造成飞行员过荷。(2)汽车在转弯(尤其在下雨天)时冲出车道而发生侧翻事故。2.防止(1)减小物体运动
3、的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减小。(2)增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力。思考判断(1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用。()(2)离心运动是沿半径向外的运动。()(3)离心运动是物体惯性的表现。()答案(1)(2)(3)对离心运动的理解要点归纳离心运动中合外力与向心力的关系(1)若F合mr2或F合m，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”。图2(2)若F合mr2或F合m，物体做半径变小的近心运动，即“提供过度”，也就是“提供”大于“需要”。(3)若F合mr2或F合m，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，物体做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”。(4
4、)若F合0，则物体沿切线方向飞出。精典示例 例1 如图3所示，小球从“离心轨道”上滑下，若小球经过A点时开始脱离圆环，则小球将做()图3A.自由落体运动 B.平抛运动C.斜上抛运动 D.竖直上抛运动思路探究(1)小球脱离轨道时的速度方向如何？(2)脱离轨道后，小球受力情况如何？提示(1)小球脱离轨道时的速度方向斜向上。(2)脱离轨道后，小球只受重力作用。解析小球在脱离轨道时的速度是沿着轨道的切线方向的，即斜向上。当脱离轨道后小球只受重力，所以小球将做斜上抛运动。答案C离心现象的三点注意(1)在离心现象中并不存在离心力，是外力不足以提供物体做圆周运动所需的向心力而引起的，是惯性的一种表现形式。(
5、2)做离心运动的物体，并不是沿半径方向向外远离圆心。(3)物体的质量越大，速度越大(或角速度越大)，半径越小时，圆周运动所需要的向心力越大，物体就越容易发生离心现象。针对训练1 如图4所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是()图4A.F突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B.F突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C.F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D.F突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心解析若F突然消失，小球所受合力突变为零，将沿切线方向匀速飞出，A正确；若F突然变小不足以提供所需向心力，小球将做逐渐远
6、离圆心的离心运动，B、D错误；若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，C错误。答案A离心现象的应用与防止要点归纳1.常见几种离心运动对比图示项 目实物图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴跟物体的附着力F不足以提供向心力时，即Fm2r，水滴做离心运动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fmaxm，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力不足以提供向心力时，水银柱做离心运动进入玻璃泡内2.离心运动问题的分析思路(1)对物体进行受力分析，确定提供给物体向心力的合力F合。(2)根据物体的运动，计算物体做圆周运动所需
7、的向心力Fm2rm。(3)比较F合与F的关系，确定物体运动的情况。3.离心现象的防止(1)汽车在公路转弯处限速：在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力fmax，汽车将做离心运动而造成车体侧滑，因此在公路转弯处汽车必须限速。(2)转动的砂轮、飞轮限速：高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮、飞轮内部分子间的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。精典示例例2 (多选)如图5是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，
8、若超过此速度，摩托车将发生滑动。对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是()图5A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托车将沿其线速度的方向与半径向外的方向之间做离心运动D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去解析摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A项错误；摩托车正确转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明合力小于需要的向心力，B项正确；摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动，C项正确，D项错误。答案BC针对训练2 (2018福州高一检测)(多选)如图6甲所示，在光滑水平转台上放
9、一木块A，用细绳的一端系住木块A，另一端穿过转台中心的光滑小孔O悬挂另一木块B。当转台以角速度匀速转动时，A恰能随转台一起做匀速圆周运动，图乙为其俯视图，则()图6A.当转台的角速度变为1.5时，木块A将沿图乙中的a方向运动B.当转台的角速度变为1.5时，木块A将沿图乙中的b方向运动C.当转台的角速度变为0.5时，木块A将沿图乙中的b方向运动D.当转台的角速度变为0.5时，木块A将沿图乙中的c方向运动解析木块A以角速度做匀速圆周运动时的向心力由细绳的拉力提供，大小等于木块B所受的重力，而木块B所受重力不变，所以转台角速度增大时，木块A需要的向心力大于B所受的重力，木块A做离心运动，选项B正确；
10、转台角速度减小时，木块A需要的向心力小于木块B所受的重力，木块A做向心运动，选项D正确。答案BD1.(离心现象)关于离心运动，下列说法中正确的是()A.物体一直不受外力作用时，可能做离心运动B.做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做离心运动C.做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化就将做离心运动D.做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动解析物体一直不受外力作用，物体应保持静止状态或匀速直线运动状态，选项A错误；做匀速圆周运动的物体，所受的合外力等于物体做匀速圆周运动的向心力，当外界提供的合外力增大时，物体所需的向心力并没有增大，物体将做近
11、心运动，选项B错误；做匀速圆周运动的物体，向心力的数值发生变化，物体可能仍做圆周运动，例如变速圆周运动，也可能做近心运动或离心运动，选项C错误；根据离心运动的条件可知，选项D正确。答案D2.(离心现象的应用和防止)下列哪些现象不是为了防止物体产生离心运动()A.汽车转弯时要限制速度B.转速很高的砂轮半径不能做得太大C.在修筑铁路时，转弯处内轨要低于外轨D.离心水泵工作时解析汽车转弯靠静摩擦力提供向心力，由F向m，当v过大时，静摩擦力不足以提供向心力，产生离心运动。B、C两个选项与A分析方法相同，而离心水泵工作时是离心运动的应用。故选D。答案D3.(离心现象的应用和防止)在世界一级方程式锦标赛中
12、，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，其原因是()A.是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘造成的B.是由于赛车行驶到弯道时，没有及时加速造成的C.是由于赛车行驶到弯道时，没有及时减速造成的D.是由于在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小造成的解析由于路面材料及粗糙程度没变，所以直道、弯道所受的摩擦力应该是相同的，故D错。对赛车受力分析可知，真正使赛车转弯的应该是地面给车的静摩擦力，之所以滑出是由于车速过高，需要的向心力大于最大静摩擦力，此时即使转动方向盘也没用，所以A、B错，只有C对。答案C4.(离心现象的理解及应用)(2018台州高一检测)(多选)如图7甲是滚筒洗衣机滚筒
13、的内部结构，内筒壁上有很多光滑的突起和小孔。洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动，如图乙。a、b、c、d分别为一件小衣物(可理想化为质点)随滚筒转动过程中经过的四个位置，a为最高位置，c为最低位置，b、d与滚筒圆心等高。下面说法正确的是()图7A.衣物在四个位置加速度大小相等B.衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的大C.衣物转到c位置时的脱水效果最好D.衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相反解析由于衣物在滚筒内做匀速圆周运动，根据a知，A正确；在a位置：Namg，在c位置：Ncmg，所以NaNc，B错误；在衣物转动过程中，在c位置时压力最大，脱水效
14、果最好，C正确；在b位置和d位置，衣物竖直方向所受合力为零，所以衣物在两位置时，摩擦力方向均竖直向上，D错误。答案AC基础过关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.可能是一个圆答案C2.用绳子拴一个小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当绳子突然断了以后，物体的运动情况是()A.沿半径方向接近圆心B.沿半径方向远离圆心C.沿切线方向做直线运动D.仍维持圆周运动解析当绳子断了以后，向心力消失，物体做离心运动，由于惯性，物体沿切线方向做直线运动.选项A、B、D错误，选项C正确。答案C3.试管中装了血液，封住管口后，将此管固定在转盘上，如图1所示，
15、当转盘以一定角速度转动时()图1A.血液中密度大的物质将聚集在管的外侧B.血液中密度大的物质将聚集在管的内侧C.血液中密度大的物质将聚集在管的中央D.血液中的各物质仍均匀分布在管中解析密度大，则同体积的物质其质量大，由Fmr2可知其需要的向心力大，将做离心运动，A对。答案A4.市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手。”这样可以()A.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒B.提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒C.主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒D.主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以
