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2019-2020年粵教版必修二2.3《離心現(xiàn)象及其應(yīng)用》WORD教案06 一、 教學(xué)目標(biāo) 1. 知道什么是離心現(xiàn)象，知道物體做離心運(yùn)動的條件。 2. 能結(jié)合課本所分析的實際問題，知道離心運(yùn)動的應(yīng)用和防止。 二、 教學(xué)重點(diǎn) 物體做離心運(yùn)動所滿足的條件。 三、 教學(xué)難點(diǎn) 對離心運(yùn)動的理解及其實例的分析 四、教學(xué)過程 做勻速圓周運(yùn)動的物體，它所受的合力恰提供了它所需要的向心力，如果提供它的 外力消失或不足，則由于物體本身的慣性，物體將沿圓周的切線方向飛出或逐漸遠(yuǎn)離圓心，出現(xiàn)了物體遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動。 （一）離心運(yùn)動 1. 離心運(yùn)動：做勻速圓周運(yùn)動的物體，在所受的合力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動所需要的向心力的情況下，物體所做的逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動叫做離心運(yùn)動。 ⑴ 離心運(yùn)動是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象。 ⑵ 離心現(xiàn)象的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn) ⑶ 離心的條件：做勻速圓周運(yùn)動的物體合外力消失或不足以提供所需的向心力。 【演示】在離心機(jī)的水平轉(zhuǎn)臺上放一個物體，當(dāng)轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速較小時，物體隨轉(zhuǎn)臺一起做圓周運(yùn)動，隨著轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速增加，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到某一值時，物體所受的最大靜摩擦力已不足以提供所需的向心力，物塊做離心運(yùn)動。 2. 對離心運(yùn)動的進(jìn)一步理解 ⑴ 做圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)合外力消失時，它就以這一時刻的線速度沿切線方向飛去。 ⑵ 做離心運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)是做半徑越來越大的運(yùn)動或沿切線方向飛出的運(yùn)動，它不是沿半徑方向飛出。 ⑶ 做離心運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)不存在所謂的“離心力”作用，因為沒有任何物體提供這種力（不管是以是什么方式命名的力，只要是真實存在的，一定有施力物體）。 ⑷ 離心運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特征是逐漸遠(yuǎn)離圓心運(yùn)動，動力學(xué)特征是合外力消失或不足以提供所需要的向心力。 （二）離心運(yùn)動的應(yīng)用和防止 1. 離心運(yùn)動的應(yīng)用實例 ⑴ 離心干燥器 ⑵ 洗衣機(jī)的脫水筒 ⑶ 用離心機(jī)把體溫計的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi) 2. 離心運(yùn)動的防止實例 ⑴ 汽車拐彎時的限速 ⑵ 高速旋轉(zhuǎn)的飛輪、砂輪的限速 【例1】汽車沿半徑為R的圓跑道勻速行駛，設(shè)跑道的路面是水平的，路面作用于車的最大靜摩擦力是車重的0.10倍，要使汽車不至于沖出圓跑道，車速最大不能超過多少？ 【解析】如果不考慮汽車行駛時所受的阻力，那么汽車在圓跑道勻速行駛時，輪胎所受的靜摩擦力F（方向指向圓心）提供向心力。車速越大，所需向心力也越大，則靜摩擦力F也越大，但本題中的向心力不可能超過路面作用于車的最大靜摩擦力Fm，車重的0.10。設(shè)車速的最大值為vm，則 得： 圖5-7-1 甲 乙 汽車沿半徑為R的圓跑道勻速行駛時的速率不能超過，不然會沖出圓跑道，因為這時最大靜摩擦力不足以提供汽車做圓周運(yùn)動所需的向心力，汽車就脫離原來的圓跑道做離心運(yùn)動了。 【例2】如圖5-7-1所示，把兩個完全相同的甲、乙兩物體放在水平轉(zhuǎn)盤上，甲離轉(zhuǎn)盤中心近些，當(dāng)逐漸增大轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速時，哪個先滑離原來的位置？為什么？ 【解析】物體能否發(fā)生相對滑動，在于物體所需要的向心力是否達(dá)到了轉(zhuǎn)臺和物體之間的最大靜摩擦力，超過了就會發(fā)生相對滑動。 乙先滑離原來的位置。放在水平轉(zhuǎn)動盤上的物體隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時有沿半徑滑離轉(zhuǎn)動軸的趨勢，它沒有滑離而繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動，是因為物體與轉(zhuǎn)盤間的靜摩擦力F靜提供物體繞軸做勻速圓周運(yùn)動所需向心力，使它產(chǎn)生向心加速度。根據(jù)Fm=μ0FN，由于甲乙兩物體重量相等，兩處接觸面情況相同（即μ0相同），因此兩個物體與盤間最大靜摩擦力相等。由根據(jù)向心力公式，F(xiàn)n=mω2R，向心力Fn跟角速度ω2成正比，所以隨著轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速增大時，物體所需向心力也逐漸增大，當(dāng)物體所需要的向心力超過最大靜摩擦力FN時，物體就會滑動，由于甲乙處在同一轉(zhuǎn)盤上，角速度相同。但乙的半徑大，它所需要的向心力比甲大，所以當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速增大時，乙先滑離原先位置。 從本題可以看出這樣一個結(jié)論，在同一轉(zhuǎn)臺上離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的物體越容易滑動，與物體的質(zhì)量沒有關(guān)系。僅由物體的軌道半徑?jīng)Q定。 【小結(jié)】圓周運(yùn)動的物體，所受的合外力F突然消失或不足以提供所需的向心力時，物體就會做離心運(yùn)動。 【作業(yè)】略