离心现象及其应用.docx

第三节离心现象及其应用
学习目标知识脉络1.知道什么是离心现象.
2.理解物体做离心运动的条件．(重点)
3.会用所学知识解决生产、生活中的离心运动问题．(重点、难点)
4.知道离心运动在实际中的应用、危害与防止.离心现象及应用eq\o([先填空])
1．离心现象的概念
做圆周运动的物体，在所受合力突然消失或不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象．
2．离心现象的条件
做圆周运动的物体所受外力提供的向心力小于它做圆周运动所需要的向心力或向心力突然消失，物体做离心运动．
3．离心现象的应用
利用离心现象工作的机械叫做离心机械．离心干燥器、洗衣机脱水筒都是这样的机械．
4．离心干燥器的原理
将湿物体放在离心干燥器的金属网笼里，当网笼转得较快时，水滴的附着力不足以提供所需的向心力，水滴就做离心运动，穿过网孔，飞离物体，因而使物体甩去多余的水分．
5．离心分离器
使试管内的浑浊液体随试管快速转动，其内所含的不溶于液体的固体微粒快速沉淀下来，如图2­3­1所示．
图2­3­1
eq\o([再判断])
1．做离心运动的物体一定受到离心力的作用．(×)
2．离心运动的轨迹可能是直线也可能是曲线．(√)
3．离心运动是物体惯性的体现．(√)
eq\o([后思考])
图2­3­2
有一种叫做“魔盘”的娱乐设施，如图2­3­2所示．“魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开，当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越明显，试分析发生这种现象的原因．
【提示】人随盘一起转动，人所受的静摩擦力提供其向心力即f＝mrω2，半径越大，所需的向心力越大，人所受的静摩擦力亦越大，当所需的向心力超过人受的最大静摩擦力时，人会做离心运动，距离转动中心越远的人，越易滑动．
eq\o([合作探讨])
如图2­3­3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，若摩擦力不足，汽车会滑出路面．请思考：
图2­3­3
探讨1：链球飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗？
【提示】不是．是因为向心力不足或消失．
探讨2：物体做离心运动的条件是什么？
【提示】物体受的合外力消失或小于圆周运动需要的向心力．
eq\o([核心点击])
1．离心运动的实质：离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到指向圆心的力．
2．离心运动的受力特点
物体做离心运动并非受到“离心力”的作用，而是外力不足以提供向心力的结果，“离心力”不存在．
3．合外力与向心力的关系(如图2­3­4)
图2­3­4
(1)若F合＝mrω2或F合＝eq\f(mv2,r)，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．
(2)若F合>mrω2或F合>eq\f(mv2,r)，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<mrω2或F合<eq\f(mv2,r)，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，而做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”．
(4)若F合＝0，则物体沿切线方向做直线运动．
1．如图2­3­5所示，光滑的水平面上，小球在拉力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2­3­5
A．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】F突然消失时，小球将沿该时刻线速度方向，即沿轨迹Pa做离心运动，选项A正确；F突然变小时，小球将会沿轨迹Pb做离心运动，选项B、D均错误；F突然变大时，小球将沿轨迹Pc做近心运动，选项C错误．
【答案】A
2．如图2­3­6，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝0.5m，离水平地面的高度H＝0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2.求：
图2­3­6
(1)物块做平抛运动的初速度大小v0.
(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.
【解析】(1)物块做平抛运动，竖直方向有H＝eq\f(1,2)gt2 ①
水平方向有s＝v0t ②
联立①②两式得v0＝seq\r(\f(g,2H))＝1m/s. ③
(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有
μmg＝meq\f(v\o\al(2,0),R) ④
联立③④得μ＝eq