2018-2019学年高中物理 第4章 匀速圆周运动 第4节 离心运动教学设计1 鲁科版必修2.doc

第4节 离心运动推进新课一、 离心运动学生阅读教材，认识离心运动1离心现象 做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向，它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变一旦向心力突然消失，物体就沿切线方向飞去，离圆心越来越远如用细绳拉着在光滑水平面做匀速圆周运动的小球，如果细绳突然断了，小球就沿切线方向飞去；用旋转的砂轮磨制刀具时，原来做匀速圆周的砂轮微粒，磨落后将沿切线飞去多媒体课件展示旋转的砂轮磨制刀具 除了向心力突然消失外，在合外力F不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，物体将偏离原来运动的圆轨道当F mr2时，物体将沿切线和圆周之间的某条曲线运动，离圆心越来越远，如图所示，如在旋转的平台上滴几滴墨水，平台转动较慢时，墨水能随转台做匀速圆周运动，当平台达到一定的转速时，墨水滴将做逐渐远离圆心的运动 2离心运动 做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动 (1)离心运动的条件： 当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出 当产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时，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去 (2)离心现象的本质物体惯性的表现 做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动。只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大 二、离心运动的应用和防止 1离心运动的应用 离心干燥器 演示：把一块湿布放在离心干燥器的金属网笼里，网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动当网笼转得比较快时，附着力F不足以提供所需的向心力，水滴就做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面离心沉淀器 试管里的悬浊液沉淀较慢，为了加速沉淀，也可把试管装入离心机，利用离心运动的原理使其中的不溶微粒加速沉淀小朋友都爱吃的“棉花糖”，它的制作方法也应用了离心运动的原理 洗衣机的脱水筒 用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 体温计盛水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口，测定体温后，升到缩口上方的水银柱因受缩口的阻力不能自动缩回玻璃泡内，在医院里将许多用过的体温计装入水袋内放在离心机上，转动离心机，可把水银柱甩回到玻璃泡内当离心机转得比较慢时，缩口的阻力 F足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动；当离心机转得很快时，阻力F不足以挺供所需的向心力，水银柱做离心运动而回到玻璃泡内在日常生活中我们通常是用手将体温计中的水银柱甩回玻璃泡内的 2离心运动的防止 车辆转弯时要限速 在水平路面上行驶的汽车，转弯时所需的向心力来源于静摩擦力。如果转弯时速度过大，所需的向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故因此，在转弯处，车辆行驶不允许超过规定的速率 转动的砂轮和飞轮要限速 高速转动的砂轮和飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮和飞轮内部分子间的相互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。 离心现象有时会造成危害，需要防止例如汽车、火车在转弯时若速度超过允许范围，就会因离心现象而造成严重交通事故高速转动的砂轮，若转速过大，使构成砂轮的砂粒间的作用力不足以提供其所需的向心力，就会引起砂轮某些组成部分的离心现象而造成事故。 【知识拓展】 在日常生活中，有不少人用“离心力来解释离心现象其实，“离心力”这个概念不够严密物体发生离心现象并不是因为有什么“离心力”作用在物体上，而是因为向心力减小或消失此外，向心力本身也是一个以效果来命名的力，它可以是一个作用力，也可以是几个作用力的合力，也可以是合力在半径方向的分力在一般情况下，也不能认为向心力和离心力是一对作用力和反作用力 1飞机俯冲拉起时，飞行员处于超重状态，即飞行员对座位的压力大于他所受的重力，这种现象也叫过荷过荷会造成飞行员大脑缺血，四肢沉重过荷过大时，飞行员还会暂时失明，甚至晕厥飞行员可以通过加强训练来提高自己的抗荷能力如图所示是训练飞行员用的一种离心试验器当试验器转动时，被训练人员根据测试要求，在试验舱内可取坐、卧等不同姿势，以测试离心作用对飞行员产生的影响离心试验器转动时，被测验者做匀速圆周运动现观察到图中的直线AB(即垂直于座位的直线)与水平杆成300角被测验者对座位的压力是他所受重力的多少倍? 2有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形的大容器，游客进入容器后靠筒壁坐着(见图)当圆筒开始转动，转速逐渐增大时，游客会感到自己被紧紧地压在筒壁上不能动弹当转速增大到一定程度时，突然地板与座椅一起向下坍落，游客们大吃一惊，但他们都惊奇地发现自己是安全的请回答这时人们做圆周运动所需的向心力是由什么力提供的? 人们自身所受重力又是被什么力所平衡的? 三、巩固练习 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可能是圆 2物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示如果减小M的质量，则物体的轨道半径r，角速度线速度v的大小变化情况是( ) Ar不变，v变小，变小 Br增大，减小，v不变 Cr减小，v不变，增大 Dr减小，不变，v变小 3如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径为50 m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的O2倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少?(g取10 ms2) 4图中所示是用来研究圆周运动的仪器，球A、B可以在光滑杆上无摩擦地滑动，两球之间用一细轻线连接，mA=2mB当仪器以角速度匀速转动，并达到稳定时，两球与转轴距离rA、rB保持不变，则( ) A两球向心力大小相等 B rA=1/2rB C两球的向心加速度大小相等 D当增大时，B球向外运动 参考答案1C 2B 310 ms 4AB课堂小结 这节课我们运用圆周运动的知识分析了离心现象，知道了产生离心运动的条件在耋际中，当离心运动对我们有利时需要利用它，当离心运动对我们有害时就需要加以限制 做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向 当F=mr2时，物体做匀速圆周运动； 当F=O时，物体沿切线方向飞出； 当F mr2时物体诼渐靠近圆心。板书设计 1离心现象 (1)物体做离心运动的条件 合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力 (2)离心运动 做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动2离心运动的应用和防止(1)离心运动的应用离心干燥器离心沉淀器(2)离心运动的防止车辆转弯时要限速转动的砂轮和飞轮要限速活动与探究观察并思考：1汽车、自行车等在束平面上转弯时，为什么速度不能过大?2滑冰运动员及摩托车运动员在弯道处的姿势，并分析其受力情况