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1、,離心現(xiàn)象及其應(yīng)用,一、對離心運動的理解,1.離心運動的實質(zhì) 離心運動是物體逐漸遠離圓心的一種物理現(xiàn)象，它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn).做圓周運動的物體，總是有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因為受到向心力作用的緣故.,2.合外力與向心力的關(guān)系(如圖),(1)若F合=mr2或F合= ，物體做勻速圓周運動，即 “提供”滿足“需要”. (2)若F合mr2或F合 ,物體做半徑變小的近心運動， 即“提供過度”，也就是“提供”大于“需要”. (3)若F合mr2或F合 ，則外力不足以將物體拉回到 原軌道上，而做離心運動，即“需要”大于“提供”或 “提供不足”. (4)若F合=0，則物體沿切線方向做

2、直線運動.,(1)做離心運動的物體并非受到離心力的作用，而是合外力不足以提供向心力的結(jié)果. (2)離心運動不是沿半徑方向向外遠離圓心的運動.,【典例1】(2011許昌高一檢測)下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法中，正確的是( ) A.當物體所受到的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象 B.做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失時，它將做背離圓心的圓周運動 C.做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失時，它將沿切線飛出 D.做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失時，它將做曲線運動,【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)把握以下兩點：,【標準解答】選C.做圓周運動的物體產(chǎn)生離心現(xiàn)象的原因是F合m2r，或

3、者F合突然消失，而非物體所受到的離心力大于向心力，故A錯誤；當F合突然消失時，物體由于慣性沿切線飛出，做勻速直線運動，故C正確，B、D錯誤.,【規(guī)律方法】離心運動的分析技巧 (1)物體所受的合外力是否滿足物體做圓周運動所需要的向心力，即“提供”是否滿足“需求”.物體做圓周運動所需要的向心力越大，物體就越容易發(fā)生離心現(xiàn)象. (2)離心現(xiàn)象是做圓周運動的物體所受合力減小，或合力突然消失所致的現(xiàn)象，而不是離心力大于向心力(F合m2r)的緣故. (3)當提供向心力的合力大于需要的向心力(F合m2r)時，物體將做“向心運動”.,【變式訓(xùn)練】(雙選)如圖，繩子的一端 固定在O點，另一端拴一重物在水平面 上

4、做勻速圓周運動，則下列說法正確的 是( ) A.轉(zhuǎn)速相同時，繩長的容易斷 B.周期相同時，繩短的容易斷 C.線速度大小相等時，繩短的容易斷 D.線速度大小相等時，繩長的容易斷,【解析】選A、C.繩子的拉力提供向心力，根據(jù)向心力公式 可知，當轉(zhuǎn)速相同，即角速度 (周期)相同時，F(xiàn)r，當線速度大小相同時，F(xiàn) ，故A、 C正確，B、D錯誤.,二、離心現(xiàn)象的應(yīng)用與防止,1.幾種常見離心運動的對比,2.離心現(xiàn)象的防止 (1)減小物體運動的速度，使物體做圓周運動時所需的向心力減小. (2)增大合外力，使其達到物體做圓周運動時所需的向心力.,(3)常見實例 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

5、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. 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.,在分析實際的離心現(xiàn)象時，關(guān)鍵是找出提供物體做圓周運動的向心力，把實際運動抽象成一個理想化的圓周運動來處理.,【典例2】(2011石家莊高一檢測)(雙 選)如圖所示，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

6、、2R，與轉(zhuǎn)臺 間的摩擦因數(shù)相同，轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時，下列說法中正確的 是 ( ) A若三個物體均未滑動，C物體的向心加速度最大 B若三個物體均未滑動，B物體受的摩擦力最大 C轉(zhuǎn)速增加，A物體比B物體先滑動 D轉(zhuǎn)速增加，C物體先滑動,【解題指導(dǎo)】三個物體均未滑動時，轉(zhuǎn)動的角速度相同，a=2r，靜摩擦力等于向心力；轉(zhuǎn)速增加，靜摩擦力不足以提供向心力的先滑動.,【標準解答】選A、D.三個物體均未滑動時，做圓周運動的角速度相同，均為，根據(jù)a=2r知，半徑最大的向心加速度最大，A正確；三個物體均未滑動時，靜摩擦力提供向心力， fA=2m2R，fB=m2R, fC=2m2R，B物體受的摩擦力最小，B錯誤；轉(zhuǎn)速增

7、加時，角速度增加，當三個物體都剛要滑動時，對A：2mg=2m2R，對B：mg=m2R，對C：mg=2m2R，所以當轉(zhuǎn)速增加時，C的靜摩擦力提供向心力首先達到不足，C物體先滑動，D正確；A與B要么不動，要么一起滑動，C錯誤.,【變式訓(xùn)練】(2011杭州高一檢測)如 圖所示是一種娛樂設(shè)施“魔盤”，而且 畫面反映的是魔盤旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較大時盤中 人的情景.甲、乙、丙三位同學(xué)看了圖后發(fā)生爭論，甲說：“圖畫錯了，做圓周運動的物體受到向心力的作用，魔盤上的人應(yīng)該向中心靠攏.”乙說：“圖畫得對，因為旋轉(zhuǎn)的魔盤給人離心力，所以人向盤邊緣靠攏.”丙說：“圖畫得對，當盤對人的摩擦力不能滿足人做圓周運動的向心力時，人會逐

8、漸遠離圓心.”該三位同學(xué)的說法應(yīng)是( ) A.甲正確 B.乙正確 C.丙正確 D.無法判斷,【解析】選C.向心力是按照效果命名的力，在此題的情境中，都是指人受到的摩擦力.當魔盤轉(zhuǎn)速較小時，人做圓周運動，此時摩擦力提供向心力；當魔盤轉(zhuǎn)速較大時，摩擦力不能滿足人做圓周運動的向心力，人做離心運動，此時人并未受到離心力的作用.故C正確.,【變式備選】某游樂場里的賽車場地為圓形，半徑為100 m，一賽車和乘客的總質(zhì)量為100 kg，輪胎與地面間的最大靜摩擦力為600 N. (1)若賽車的速度達到72 km/h，這輛車在運動過程中會不會發(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

9、多大時，司機感覺不到自己有相對車的側(cè)向的運動趨勢.,【解析】(1)賽車在場地上做圓周運動的向心力由靜摩擦力 提供.賽車做圓周運動所需的向心力為F= =400 N 600 N,所以賽車在運動過程中不會發(fā)生側(cè)滑. (2)由題意得司機不受座椅側(cè)向的摩擦力，于是賽車只受支 持力和重力，由牛頓第二定律知mgtan= 解得v= =24 m/s 答案：(1)不會側(cè)滑 (2)24 m/s,【典例】在質(zhì)量為M的電動機飛輪上固定著一個質(zhì)量為m的重物，重物到轉(zhuǎn)動的軸的距離為r，如圖所示，為了使放在地面上的電動機不會跳起，電動機飛輪的角速度不能超過 ( ),A. B. C. D. 【解題指導(dǎo)】電動機恰能離開地面的條件

10、是重物對電動機 的作用力恰等于其重力，重物運動到最高點時電動機最易 離開地面.,【標準解答】選A.當重物運動到最高點時，由牛頓第二定 律對重物有F+mg=m2r 對電動機有F=Mg 其中F與F為作用力和反作用力，故F=F 解得飛輪的角速度= ，故A正確.,對離心運動的條件理解不清造成錯誤,關(guān)于離心運動，下列說法中正確的是( ) A.物體突然受到離心力的作用，將做離心運動 B.做勻速圓周運動的物體，當提供向心力的合外力突然變大時將做離心運動 C.做勻速圓周運動的物體，只要提供向心力的合外力的數(shù)值發(fā)生變化，就將做離心運動 D.做勻速圓周運動的物體，當提供向心力的合外力突然消失或變小時將做離心運動,

11、【正確解答】選D.物體做什么運動取決于物體所受合外力與物體所需向心力的關(guān)系，只有當提供的向心力小于所需要的向心力時，物體做離心運動，所以做離心運動的物體并沒有受到所謂的離心力的作用，離心力沒有施力物體，所以離心力不存在.由以上分析可知D正確.,【易錯分析】本題易錯選項及錯誤原因具體分析如下：,1.公共汽車在到達路口轉(zhuǎn)彎前，車內(nèi)廣播“乘客們請注意，前方車輛轉(zhuǎn)彎，請拉好扶手.”這樣可以防止乘客( ) A.突然向前傾倒 B.突然向后傾倒 C.因汽車轉(zhuǎn)彎而向轉(zhuǎn)彎的外側(cè)傾倒 D.因汽車轉(zhuǎn)彎而向轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)傾倒 【解析】選C.汽車轉(zhuǎn)彎時乘客因做圓周運動而需要向心力，而合外力不足以提供乘客做圓周運動的向心力，

12、做離心運動，乘客向轉(zhuǎn)彎的外側(cè)傾倒.屬于離心現(xiàn)象，C正確.,2.如圖所示，一質(zhì)量為m的物塊，在細線的拉力作用下，沿較大的光滑水平面做勻速圓周運動，當細線突然斷裂時物塊( ) A.將沿切線方向做勻速直線運動 B.將做靠近圓心的曲線運動 C.將做遠離圓心的曲線運動 D.沿斷裂時細線的方向向外勻速飛出,【解析】選A.據(jù)題意，細線斷裂后，物塊所受合力為零，將沿速度的方向做勻速直線運動，故A正確，B、C、D錯誤.,3.在水平圓盤上分別放甲、乙、丙三個質(zhì)量分別為m、2m、3m的物體，其軌道半徑分別為r、2r、3r(如圖所示)，三個物體的最大靜摩擦力皆為所受重力的k倍，當圓盤轉(zhuǎn)動的角速度由小緩慢增大，相對圓盤

13、首先滑動的是( ),A.甲物體 B.乙物體 C.丙物體 D.三個物體同時滑動 【解析】選C.物體隨圓盤轉(zhuǎn)動做圓周運動，靜摩擦力提供向心力.當角速度增大時，需提供的向心力增加，靜摩擦力增加；當需要的向心力增加到最大靜摩擦力及超過最大靜摩擦力時，靜摩擦力將無法滿足圓周運動所需的向心力，于是物體相對盤滑動，產(chǎn)生離心現(xiàn)象.首先注意到三個物體角速度相同，在未滑動前比較三者靜摩擦力的大小關(guān)系.根據(jù)牛頓定律：,f甲ma甲=m2r f乙2ma乙=2m22r=4m2r f丙=3ma丙3m23r=9m2r 即：f甲f乙f丙149 再比較三個物體的最大靜摩擦力的關(guān)系： f甲0kmg f乙0k2mg f丙0k3mg

14、則Ff甲0Ff乙0Ff丙0123 比較、兩式可知丙先達到最大靜摩擦力，首先滑動，故C選項是正確的.,4(2011廈門高一檢測)幾個同學(xué)交流對一些生活中常見的離心現(xiàn)象的認識.甲說，“洗衣機甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋轉(zhuǎn)時會做離心運動.” 乙說，“鐵軌在彎道處內(nèi)側(cè)鋪得比外側(cè)高，原來就是要防止火車做離心運動.”丙說，“我們坐公共汽車在急速轉(zhuǎn)彎時，要是受到的向心力不夠時會擠壓車廂.” 丁說，“我在游樂園里玩的“飛椅”轉(zhuǎn)得越快，就會離轉(zhuǎn)軸越遠，這也是利用了離心現(xiàn)象.”他們中間有一個同學(xué)說法有誤，是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D .丁,【解析】選B.洗衣機甩干衣服是利用了水在高速旋轉(zhuǎn)時會做離心運

15、動，甲正確；鐵軌在彎道處外側(cè)鋪得比內(nèi)側(cè)高，以防止火車做離心運動，乙錯誤；公共汽車在急速轉(zhuǎn)彎時，要是受到的向心力不足而做離心運動，會擠壓車廂，丙正確；游樂園里玩的“飛椅”轉(zhuǎn)得越快，會離轉(zhuǎn)軸越遠，丁正確.,5.洗衣機的脫水筒采用帶動衣物旋轉(zhuǎn)的方式脫水，下列說法中錯誤的是 ( ) A脫水過程中，衣物是緊貼筒壁的 B水會從桶中甩出是因為水滴受到向心力很大的緣故 C加大脫水筒轉(zhuǎn)動角速度，脫水效果會更好 D靠近中心的衣物脫水效果不如四周的衣物脫水效果好,【解析】選B.洗衣機的脫水筒脫水時，筒內(nèi)的衣物做離心運動，會緊貼在筒壁上，故A正確；衣物中的水也做離心運動，將會從筒壁上的小孔中甩出，但不是因為水滴受到的向心力很大，故B不正確；加快脫水筒的轉(zhuǎn)動，離心現(xiàn)象會更加明顯，衣物脫水效果會更好，故C正確；靠近中心的衣物由于做離心運動的現(xiàn)象沒有四周的衣物現(xiàn)象明顯，因此沒有四周的衣物脫水效果好，故D正確.,Thank you!,