1、第二章第二章 圆周运动圆周运动 第四节第四节 离心现象及其应用离心现象及其应用 学学 习习 目目 标标 STSE 情情 境境 导导 学学 1.通过生活现象了解离通过生活现象了解离 心运动实例心运动实例. 2.知道物体做离心运动知道物体做离心运动 的条件的条件.（重点）（重点） 3.通过实例分析了解离通过实例分析了解离 心运动的应用与防止心运动的应用与防止 赛车滑离赛道赛车滑离赛道 做离心运动做离心运动 链球沿切线飞链球沿切线飞 出做离心运动出做离心运动 知识点一知识点一 离心现象离心现象 离心现象：做圆周运动的物体，在所受向心力突然离心现象：做圆周运动的物体，在所受向心力突然消失消失 或合力不
2、足以提供维持圆周运动所需或合力不足以提供维持圆周运动所需向心力向心力的情况下， 会做的情况下， 会做 逐渐逐渐远离远离圆心的运动圆心的运动. 知识点二知识点二 离心现象的应用离心现象的应用 1.利用离心现象工作的机械叫作利用离心现象工作的机械叫作离心机械离心机械，如洗衣机的，如洗衣机的 脱水筒脱水筒和和离心离心分离器分离器. 2.车辆转弯时要限速是车辆转弯时要限速是防止防止发生离心现象发生离心现象. 3.工厂里， 在砂轮的外侧加一个防护罩是工厂里， 在砂轮的外侧加一个防护罩是防止防止离心现离心现 象发生时产生危害象发生时产生危害. 小试身手小试身手 1.下列现象中，与离心运动无关的是（下列现象
3、中，与离心运动无关的是（ ） A.汽车转弯时速度过大，乘客感觉往外甩汽车转弯时速度过大，乘客感觉往外甩 B.洗衣机脱水筒旋转，将衣服上的水甩掉洗衣机脱水筒旋转，将衣服上的水甩掉 C.汽车急刹车时，乘客身体向前倾汽车急刹车时，乘客身体向前倾 D.运动员投掷链球时，在高速旋转的时候释放链球运动员投掷链球时，在高速旋转的时候释放链球 解析：解析：选项选项 A、B 是由于合外力不足以提供向心力，是由于合外力不足以提供向心力， 做离心运动，做离心运动，A、B 正确；选项正确；选项 C 是由于惯性，当汽车急是由于惯性，当汽车急 刹车时，乘客的身体由于惯性将向前倾，刹车时，乘客的身体由于惯性将向前倾，C 错
4、误；选项错误；选项 D 是由于合外力消失而做离心运动，是由于合外力消失而做离心运动，D 正确正确. 答案：答案：C 2.下列现象中，不是利用离心现象的是（下列现象中，不是利用离心现象的是（ ） A.用洗衣机脱水用洗衣机脱水 B.汽车转弯时要减速汽车转弯时要减速 C.用离心沉淀器分离物质用离心沉淀器分离物质 D.转动雨伞，可以去除雨伞上的一些水转动雨伞，可以去除雨伞上的一些水 解析：解析：洗衣机脱水，是利用了离心现象，故洗衣机脱水，是利用了离心现象，故 A 正确；正确； 汽车转弯时要减速，是防止离心现象，故汽车转弯时要减速，是防止离心现象，故 B 错误；用离错误；用离 心沉淀器分离物质，是利用了
5、离心现象，故心沉淀器分离物质，是利用了离心现象，故 C 正确；转正确；转 动雨伞，可以去除雨伞上的一些水，是利用了离心现象动雨伞，可以去除雨伞上的一些水，是利用了离心现象. 故故 D 正确正确.故选故选 B. 答案：答案：B 学习学习 小结小结 1.离心现象的定义离心现象的定义. 2.离心现象的应用离心现象的应用. 3.离心现象的防止离心现象的防止 探究一探究一 离心运动的动力学分析离心运动的动力学分析 1.离心运动的实质： 离心运动是物体逐渐远离圆心的离心运动的实质： 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；做圆周运一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现；做圆周
6、运 动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋势，之所以动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋势，之所以 没有飞出去，是因为受到指向圆心的力没有飞出去，是因为受到指向圆心的力. 2.离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力 的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力. 3.离心运动、近心运动的判断：离心运动、近心运动的判断： 物体做圆周运动是离心运动还是近物体做圆周运动是离心运动还是近 心运动，由实际提供的向心力心运动，由实际提供的向心力 Fn与所需与所需 向心力向心力 mv 2 r 或或mr2的大小关系
7、决定的大小关系决定. （1）若）若 Fnmr2 或或mv 2 r ，即，即“提供提供”满足满足“需要需要” ， 物体做圆周运动物体做圆周运动. （2）若）若 Fnmr2 或或mv 2 r ，即，即“提供提供”大于大于“需要需要” ， 物体做半径变小的近心运动物体做半径变小的近心运动. （3）若）若 Fnmr2 或或mv 2 r ，即，即“提供提供”不足，物体做不足，物体做 离心运动离心运动. （4）若）若 Fn0，物体做离心运动，沿切线方向飞出，物体做离心运动，沿切线方向飞出. 【典例【典例 1】 如图所示，光滑的水平面上，小球在拉如图所示，光滑的水平面上，小球在拉 力力 F 作用下做匀速圆周
8、运动作用下做匀速圆周运动.若小球到达若小球到达 P 点时点时 F 突然发突然发 生变化，下列关于小球运动的说法正确的是（生变化，下列关于小球运动的说法正确的是（ ） A.F 突然消失，小球将沿轨迹突然消失，小球将沿轨迹 Pa 做离心运动做离心运动 B.F 突然变小，小球将沿轨迹突然变小，小球将沿轨迹 Pa 做离心运动做离心运动 C.F 突然变大，小球将沿轨迹突然变大，小球将沿轨迹 Pb 做离心运动做离心运动 D.F 突然变小，小球将沿轨迹突然变小，小球将沿轨迹 Pc 逐渐靠近圆心逐渐靠近圆心 解析：解析：F 突然消失时，小球将沿该时刻线速度方向，突然消失时，小球将沿该时刻线速度方向， 即沿轨迹
9、即沿轨迹 Pa 做离心运动，选项做离心运动，选项 A 正确；正确；F 突然变小时，突然变小时， 小球将会沿轨迹小球将会沿轨迹 Pb 做离心运动，选项做离心运动，选项 B、D 均错误；均错误；F 突然变大时， 小球将沿轨迹突然变大时， 小球将沿轨迹 Pc 做近心运动， 选项做近心运动， 选项 C 错误错误. 答案：答案：A 1.关于离心运动，下列说法中正确的是（关于离心运动，下列说法中正确的是（ ） A.物体突然受到离心力的作用，将做离心运动物体突然受到离心力的作用，将做离心运动 B.做匀速圆周运动的物体， 在外界提供的向心力突然做匀速圆周运动的物体， 在外界提供的向心力突然 变大时将做离心运动
10、变大时将做离心运动 C.做匀速圆周运动的物体， 只要向心力的数值发生变做匀速圆周运动的物体， 只要向心力的数值发生变 化，就将做离心运动化，就将做离心运动 D.做匀速圆周运动的物体， 当外界提供的向心力突然做匀速圆周运动的物体， 当外界提供的向心力突然 消失或变小时将做离心运动消失或变小时将做离心运动 解析：解析： 当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需 要的向心力的大小时， 才做离心运动， 离心力是不存在的，要的向心力的大小时， 才做离心运动， 离心力是不存在的， A 错错.向心力突然变大时，物体将做向心运动，向心力突然变大时，物体将做向心运动，B
11、错错.合力合力 大于需要的向心力时， 物体要做向心运动， 合力小于所需大于需要的向心力时， 物体要做向心运动， 合力小于所需 要的向心力时，物体才做离心运动，要的向心力时，物体才做离心运动，C 错错.当物体受到的当物体受到的 合力的大小不足以提供物体所需的向心力的大小时， 物体合力的大小不足以提供物体所需的向心力的大小时， 物体 就要远离圆心，做离心运动，就要远离圆心，做离心运动，D 对对. 答案：答案：D 2.物体物体 m 用细绳通过光滑的水平板上的小孔与装有用细绳通过光滑的水平板上的小孔与装有 细沙的漏斗细沙的漏斗 M 相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所相连，并且正在做匀速圆周运动，如图
12、所 示，如果缓慢减小示，如果缓慢减小 M 的质量，则物体的轨道半径的质量，则物体的轨道半径 r、角速、角速 度度 变化情况是（变化情况是（ ） A.r 不变，不变， 变小变小 B.r 增大，增大， 减小减小 C.r 减小，减小， 增大增大 D.r 减小，减小， 不变不变 解析：解析：细绳拉力提供物体细绳拉力提供物体 m 做圆周运动需要的向心做圆周运动需要的向心 力，当缓慢减小力，当缓慢减小 M 时，对时，对 m 的拉力减小，拉力不足以提的拉力减小，拉力不足以提 供向心力，物体供向心力，物体 m 做离心运动，运动半径做离心运动，运动半径 r 增大，由牛增大，由牛 顿第二定律得顿第二定律得 MgT
13、m2r，因为细绳拉力，因为细绳拉力 T 减小，半减小，半 径径 r 增大，因此增大，因此 减小，选项减小，选项 B 正确正确. 答案：答案：B 探究二探究二 离心现象的应用与防止离心现象的应用与防止 1.应用应用. 离心干燥器、洗衣机的脱水筒、离心分离器等离心干燥器、洗衣机的脱水筒、离心分离器等. 例如： 洗衣机脱水筒在甩干衣物时， 正是利用了水滴例如： 洗衣机脱水筒在甩干衣物时， 正是利用了水滴 的离心运动的离心运动.脱水筒转得比较慢时，水滴跟物体的附着力脱水筒转得比较慢时，水滴跟物体的附着力 F 足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动.当脱水筒当脱水筒
14、 转得比较快时，附着力转得比较快时，附着力 F 不足以提供所需的向心力，于不足以提供所需的向心力，于 是水滴做离心运动，穿过筒上的小孔，飞到孔外是水滴做离心运动，穿过筒上的小孔，飞到孔外. 2.防止防止. 转弯限速、砂轮加防护罩等转弯限速、砂轮加防护罩等. 例如：汽车转弯时要防止离心运动的发生例如：汽车转弯时要防止离心运动的发生.在水平公在水平公 路上行驶的汽车， 转弯时所需的向心力由车轮与路面间的路上行驶的汽车， 转弯时所需的向心力由车轮与路面间的 静摩擦力提供静摩擦力提供.如果转弯时速度过大， 所需向心力如果转弯时速度过大， 所需向心力 F向 向大于大于 最大静摩擦力最大静摩擦力 fmax
15、时时，汽车将做离心运动，容易造成交通，汽车将做离心运动，容易造成交通 事故事故.因此，在公路弯道处车辆行驶不允许超过规定的速因此，在公路弯道处车辆行驶不允许超过规定的速 度度. 3.常见的几种离心运动常见的几种离心运动. 离心运动离心运动 实验图实验图 原理图原理图 现象及结论现象及结论 洗衣机洗衣机 脱水筒脱水筒 当水滴跟衣物的附当水滴跟衣物的附 着力着力 F 不足以提供不足以提供 向心力，即向心力，即 Fm2r 时，水滴做离心运动时，水滴做离心运动 而离开衣物而离开衣物 汽车在水汽车在水 平路面上平路面上 转弯转弯 当最大静摩擦力不足以提当最大静摩擦力不足以提 供向心力， 即供向心力， 即
16、 fmaxmv 2 r 时，时， 汽车做离心运动汽车做离心运动 用离心机把用离心机把 体温计的水体温计的水 银甩回玻璃银甩回玻璃 泡中泡中 当离心机快速旋转，缩口当离心机快速旋转，缩口 处对水银柱的阻力不足以处对水银柱的阻力不足以 提供向心力时，水银柱做提供向心力时，水银柱做 离心运动进入玻璃泡内离心运动进入玻璃泡内 【典例【典例 2】 下列哪个现象是利用了物体产生离心运下列哪个现象是利用了物体产生离心运 动（动（ ） A.离心水泵工作时离心水泵工作时 B.车转弯时要限制速度车转弯时要限制速度 C.公路弯道的转弯半径设计得很大公路弯道的转弯半径设计得很大 D.转速很高的砂轮半径不能做得太大转速
17、很高的砂轮半径不能做得太大 解析：解析： 离心水泵工作就是应用了水的离心运动， 故离心水泵工作就是应用了水的离心运动， 故 A 正确；因为正确；因为 F 向向mv 2 r ，所以速度越快，所需的向心力就，所以速度越快，所需的向心力就 越大， 汽车转弯时要限制速度， 来减小汽车所需的向心力，越大， 汽车转弯时要限制速度， 来减小汽车所需的向心力， 防止离心运动，同时增大转弯半径也可以防止离心运动，防止离心运动，同时增大转弯半径也可以防止离心运动， 故故 B、C 错误；因为错误；因为 F 向向mv 2 r ，所以转速很高的砂轮所，所以转速很高的砂轮所 需的向心力就大， 转速很高的砂轮半径做得太大，
18、 就会出需的向心力就大， 转速很高的砂轮半径做得太大， 就会出 现砂轮承受不了巨大的力而断裂， 出现离心运动， 所以砂现砂轮承受不了巨大的力而断裂， 出现离心运动， 所以砂 轮要做得小一些，故轮要做得小一些，故 D 错误错误. 答案：答案：A 3.下列事例利用了离心现象的是（下列事例利用了离心现象的是（ ） A.自行车赛道倾斜自行车赛道倾斜 B.汽车减速转弯汽车减速转弯 C.汽车上坡前加速汽车上坡前加速 D.利用旋转拖把脱水利用旋转拖把脱水 解析：解析：自行车赛道倾斜，就是应用了支持力与重力的合自行车赛道倾斜，就是应用了支持力与重力的合 力提供向心力，防止产生离心运动，故力提供向心力，防止产生
19、离心运动，故 A 错误；因为错误；因为 F向心 向心 mv 2 r ，所以速度越快，所需的向心力就越大，汽车转弯时要限，所以速度越快，所需的向心力就越大，汽车转弯时要限 制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故 B 错错 误；汽车上坡前加速，与离心运动无关，故误；汽车上坡前加速，与离心运动无关，故 C 错误；利用旋错误；利用旋 转拖把脱水，就是利用了离心运动，故转拖把脱水，就是利用了离心运动，故 D 正确正确. 答案：答案：D 4.在日常生活中有许多地方需要注意离心现象造成在日常生活中有许多地方需要注意离心现象造成 的危害， 下列措施不是
20、用于预防离心现象危害的是 （的危害， 下列措施不是用于预防离心现象危害的是 （ ） A.在平直的校园路面上设置减速带在平直的校园路面上设置减速带 B.在砂轮的外侧加防护罩在砂轮的外侧加防护罩 C.在铁饼的投掷区域修建钢丝网在铁饼的投掷区域修建钢丝网 D.在道路的拐弯处竖立限速标示牌在道路的拐弯处竖立限速标示牌 解析：解析： 在平直的校园路面上设置减速带， 是为了确保在平直的校园路面上设置减速带， 是为了确保 校园道路安全，故选项校园道路安全，故选项 A 符合题意；在砂轮的外侧加防符合题意；在砂轮的外侧加防 护罩，是防止摩擦产生的碎屑做离心运动，对人有伤害，护罩，是防止摩擦产生的碎屑做离心运动，对人有伤害， 故选项故选项 B 不符合题意；在铁饼的投掷区域修建钢丝网，不符合题意；在铁饼的投掷区域修建钢丝网， 用来防止比赛人员在投掷铁饼时由于离心现象误伤到边用来防止比赛人员在投掷铁饼时由于离心现象误伤到边 上的观众，故选项上的观众，故选项 C 不符合题意；在道路的拐弯处竖立不符合题意；在道路的拐弯处竖立 限速标示牌， 是为了防止由于离心现象而出现侧滑， 故选限速标示牌， 是为了防止由于离心现象而出现侧滑， 故选 项项 D 不符合题意不符合题意. 答案：答案：A
