滬科版必修2 研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用 課件 （共33張）.pptx

第2章 2 4研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 了解生活中的離心現(xiàn)象 2 理解離心現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 3 知道離心現(xiàn)象的危害和應(yīng)用 內(nèi)容索引 自主預(yù)習(xí)梳理 重點知識探究 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測 自主預(yù)習(xí)梳理 一 離心現(xiàn)象1 離心現(xiàn)象 做圓周運動的物體 在所受合力突然或提供圓周運動所需的向心力的情況下 就會做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動 這種現(xiàn)象稱為離心現(xiàn)象 2 離心運動的原因 合力突然消失或不足以提供所需的向心力 而不是物體又受到了什么 離心力 3 離心運動的本質(zhì) 由于物體具有 物體做圓周運動時 總有沿圓周的方向飛出的趨勢 切線 消失 不足以 慣性 二 離心現(xiàn)象的應(yīng)用和防止1 離心現(xiàn)象的應(yīng)用 離心干燥器 洗衣機(jī)的脫水筒 的制作 離心式水泵 2 離心現(xiàn)象的防止 砂輪加防護(hù)罩等 轉(zhuǎn)彎限速 離心分離器 水泥 涵管 1 判斷下列說法的正誤 1 做離心運動的物體一定受到離心力的作用 2 離心運動是沿半徑向外的運動 3 離心運動是物體慣性的表現(xiàn) 4 離心運動的運動軌跡一定是直線 2 下列有關(guān)洗衣機(jī)脫水筒的脫水原理說法正確的是a 水滴受離心力作用 而沿背離圓心的方向甩出b 水滴受到向心力 由于慣性沿切線方向甩出c 水滴受到的離心力大于它受到的向心力 從而沿切線方向甩出d 水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力 于是沿切線方向甩出 解析物體做離心運動是因為實際所受合力小于所需向心力 物體沿切線方向飛出 故d正確 答案 解析 重點知識探究 一 離心現(xiàn)象的理解 設(shè)質(zhì)量為m的物體 沿半徑為r的圓周做勻速圓周運動 線速度為v 運動中受到指向圓心的外力的合力為f 如圖1所示 1 如果合外力f恰好等于向心力 即f f向心 物體將怎樣運動 答案物體做勻速圓周運動 答案 圖1 2 如果運動中合外力f突然消失 即f 0 物體將怎樣運動 答案物體沿切線方向做勻速直線運動 答案 3 假設(shè)運動中合外力f減小了 即f f向心 以致它不足以提供做線速度為v 半徑為r的圓周運動所需的向心力 你能推測出物體的運動軌跡嗎 答案物體做曲線運動 離圓心的距離越來越遠(yuǎn) 1 對離心運動的理解 1 離心運動并非沿半徑飛出的運動 而是運動半徑越來越大的運動或沿切線方向飛出的運動 2 離心運動的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn) 并不是受到了 離心力 的作用 2 合外力與向心力的關(guān)系 做離心運動的物體并非受到離心力的作用 而是合力不足以提供向心力的結(jié)果 具體來看合力與向心力的關(guān)系如圖2所示 圖2 4 若f合 0 則物體沿切線方向做直線運動 例1如圖3所示是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時的情形 轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低 摩托車轉(zhuǎn)彎有一個最大安全速度 若超過此速度 摩托車將發(fā)生滑動 關(guān)于摩托車滑動的問題 下列論述正確的是a 摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用b 摩托車所受外力的合力小于所需的向心力c 摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去d 摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去 圖3 答案 解析 解析摩托車只受重力 地面支持力和地面的摩擦力作用 沒有離心力 a項錯誤 摩托車正常轉(zhuǎn)彎時可看做勻速圓周運動 所受的合力等于向心力 如果向外滑動 說明提供的向心力即合力小于需要的向心力 b項正確 摩托車將在沿線速度方向與半徑向外的方向之間做離心曲線運動 c d項錯誤 針對訓(xùn)練用繩子拴一個小球在光滑的水平面上做勻速圓周運動 當(dāng)繩子突然斷了以后 小球的運動情況是a 沿半徑方向接近圓心b 沿半徑方向遠(yuǎn)離圓心c 沿切線方向做直線運動d 仍維持圓周運動 答案 解析 解析當(dāng)繩子斷了以后 向心力消失 小球做離心運動 由于慣性 小球沿切線方向做直線運動 選項a b d錯誤 選項c正確 二 離心現(xiàn)象的應(yīng)用和防止 1 請簡述洗衣機(jī)脫水的原理 答案洗衣機(jī)脫水時 由于高速轉(zhuǎn)動 水滴需要較大的向心力才能與衣服一起做圓周運動 當(dāng)轉(zhuǎn)速足夠大時 衣服已無法向水滴提供足夠大的附著力 作為向心力 水滴便做離心運動 離開衣服 于是衣服被脫水 答案 2 如圖4所示 汽車在平直公路上行駛 轉(zhuǎn)彎時由于速度過大 會偏離軌道 造成交通事故 這是什么原因呢 答案汽車轉(zhuǎn)彎時所需要的向心力是由車輪與路面間的靜摩擦力提供的 汽車轉(zhuǎn)彎時如果速度過大 所需要的向心力就會很大 如果超過了車輪與路面間的最大靜摩擦力 汽車將做離心運動脫離軌道 造成交通事故 因此 在公路彎道處汽車不允許超過規(guī)定的速度 答案 圖4 1 幾種常見離心運動的對比圖示 2 離心現(xiàn)象的防止 1 汽車在公路轉(zhuǎn)彎處限速 在水平公路上行駛的汽車 轉(zhuǎn)彎時所需要的向心力是由車輪與路面間的靜摩擦力提供的 如果轉(zhuǎn)彎時速度過大 所需向心力f大于最大靜摩擦力fmax 汽車將做離心運動而造成車體側(cè)滑 因此在公路轉(zhuǎn)彎處汽車必須限速 2 轉(zhuǎn)動的砂輪 飛輪限速 高速轉(zhuǎn)動的砂輪 飛輪等 都不得超過允許的最大轉(zhuǎn)速 如果轉(zhuǎn)速過高 砂輪 飛輪內(nèi)部分子間的作用力不足以提供所需的向心力時 離心運動會使它們破裂 甚至釀成事故 例2市內(nèi)公共汽車在到達(dá)路口轉(zhuǎn)彎前 車內(nèi)廣播中就要播放錄音 乘客們請注意 前面車輛轉(zhuǎn)彎 請拉好扶手 這樣可以a 提醒包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手 以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向前傾倒b 提醒包括坐著和站著的全體乘客均拉好扶手 以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向后傾倒c 主要是提醒站著的乘客拉好扶手 以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向轉(zhuǎn)彎的外側(cè)傾倒d 主要是提醒站著的乘客拉好扶手 以免車輛轉(zhuǎn)彎時可能向轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)傾倒 答案 解析 解析汽車轉(zhuǎn)彎時 車內(nèi)乘客隨車做圓周運動 需要向心力 不拉好扶手 站著的乘客可能無法提供足夠的向心力而做離心運動 向外側(cè)傾倒 例3某游樂場里的賽車場地為圓形 半徑為100m 一賽車和車手的總質(zhì)量為100kg 輪胎與地面間的最大靜摩擦力為600n g取10m s2 1 若賽車的速度達(dá)到72km h 這輛車在運動過程中會不會發(fā)生側(cè)滑 答案不會側(cè)滑 解析賽車在場地上做圓周運動的向心力由靜摩擦力提供 答案 解析 所以賽車在運動過程中不會發(fā)生側(cè)滑 2 若將場地建成外高內(nèi)低的圓形 且傾角為30 賽車的速度多大時 車手感覺不到自己有相對車的側(cè)向的運動趨勢 答案24m s 解析由題意得車手不受座椅側(cè)向的摩擦力 于是車手只受支持力和重力 答案 解析 離心運動問題的分析思路1 對物體進(jìn)行受力分析 確定提供給物體向心力的合力f合 2 根據(jù)物體的運動 計算物體做圓周運動所需的向心力f m 2r 3 比較f合與f的關(guān)系 確定物體運動的情況 當(dāng)堂達(dá)標(biāo)檢測 1 離心運動的理解 如圖5所示 當(dāng)外界提供的向心力f mr 2時 小球恰好在 軌道上做勻速圓周運動 下列關(guān)于小球運動的說法中正確的是 1 2 3 4 答案 解析 a 當(dāng)外界提供的向心力突然消失時 小球?qū)⒀?軌道運動 這種運動不叫離心運動b 當(dāng)外界提供的向心力f mr 2時 小球可能沿 軌道做離心運動c 當(dāng)外界提供的向心力f mr 2時 小球可能沿 軌道做離心運動d 只要外界提供的向心力f不等于mr 2時 小球就將沿 軌道做離心運動 圖5 1 2 3 4 解析當(dāng)外界提供的向心力突然消失時 小球?qū)⒀?軌道運動做離心運動 a錯誤 當(dāng)外界提供的向心力f mr 2時 小球可能沿 軌道做離心運動 b d錯誤 c正確 2 離心現(xiàn)象的分析和應(yīng)用 多選 洗衣機(jī)脫水的原理是利用了離心運動把附著在衣服上的水分甩干 如圖6是某同學(xué)用塑料瓶和電動機(jī)等自制的脫水實驗原理圖 但實驗中發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)濕毛巾甩干效果不理想 為了能甩得更干 請為該同學(xué)設(shè)計改進(jìn)建議a 增加轉(zhuǎn)速b 減小轉(zhuǎn)速c 增大塑料瓶半徑d 減小塑料瓶半徑 1 2 3 4 答案 圖6 3 離心現(xiàn)象的分析 多選 如圖7所示 水平轉(zhuǎn)臺上放著a b c三個物體 質(zhì)量分別為2m m m 離轉(zhuǎn)軸的距離分別為r r 2r 與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)相同 當(dāng)轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時 下列說法中正確的是 1 2 3 4 a 若三個物體均未滑動 則c物體的向心加速度最大b 若三個物體均未滑動 則b物體受的摩擦力最大c 若轉(zhuǎn)速增加 則a物體比b物體先滑動d 若轉(zhuǎn)速增加 則c物體最先滑動 答案 解析 圖7 解析三物體都未滑動時 角速度相同 設(shè)角速度為 根據(jù)向心加速度公式a 2r 知c的向心加速度最大 選項a正確 三物體均未滑動時 三個物體受到的靜摩擦力分別為 fa 2m 2r fb m 2r fc m 2 2r 所以物體b受到的摩擦力最小 選項b錯誤 增加轉(zhuǎn)速 可知c最先達(dá)到最大靜摩擦力 所以c最先滑動 a b的臨界角速度相等 可知a b一起滑動 選項c錯誤 d正確 1 2 3 4 4 汽車在水平路面的轉(zhuǎn)彎 高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑r 100m 汽車輪胎與路面間的動摩擦因數(shù) 0 225 若路面是水平的 假設(shè)最大靜摩擦力可近似看做與滑動摩擦力相等 g取10m s2 問 1 汽車轉(zhuǎn)彎時不發(fā)生徑向滑動 離心現(xiàn)象 所許可的最大速率vm為多大 答案54km h 解析在水平路面上轉(zhuǎn)彎 向心力只能由靜摩擦力提供 設(shè)汽車質(zhì)量為m 最大靜