2.4 研究离心现象及其应用研究离心现象及其应用讨论讨论讨论讨论1 1: :在在在在光光光光滑滑滑滑的的的的桌桌桌桌面面面面上上上上，用用用用细细细细绳绳绳绳系系系系一一一一小小小小球球球球, ,使使使使小小小小球球球球在在在在桌桌桌桌面面面面上上上上做做做做匀匀匀匀速速速速圆圆圆圆周周周周运运运运动动动动, ,若若若若细细细细绳绳绳绳突突突突然然然然断断断断了了了了, ,小小小小球球球球将将将将如如如如何何何何运运运运动动动动? ?若若若若绳绳绳绳拉拉拉拉力力力力变变变变小小小小了了了了, ,小小小小球球球球如如如如何运动何运动何运动何运动, ,若绳拉力变大了若绳拉力变大了若绳拉力变大了若绳拉力变大了, ,小球如何运动小球如何运动小球如何运动小球如何运动? ?讨论讨论2：在粗糙的水平路面上，汽车转弯时，速度很大时，静摩擦力不足以提供所需的向心力时，汽车将做什么运动？ 一、什么是离心运动？一、什么是离心运动？ 做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，物体所做的逐渐远离圆心的运动叫做离心运动。 2、物体做离心运动的条件：、物体做离心运动的条件： 当提供向心力的合外力突然消失，当提供向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出物体便沿所在位置的切线方向飞出 当提供向心力的合外力不完全消失，当提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力时，物体将而只是小于所需要的向心力时，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去离圆心而去3、离心现象的本质物体惯性的表现做圆周运动做圆周运动做近心运动做近心运动.如果外界提供的如果外界提供的指向圆心的合力指向圆心的合力F F合合 物体做圆周运动所需物体做圆周运动所需的向心力的向心力m2Rv等于等于mr2.如果外界提供的如果外界提供的指向圆心的合力指向圆心的合力F F合合 物体做圆周运动所需物体做圆周运动所需的向心力的向心力m2Rv小于小于mr2做离心运动做离心运动.如果外界提供的如果外界提供的指向圆心的合力指向圆心的合力F F合合 物体做圆周运动所需物体做圆周运动所需的向心力的向心力m2Rv大于大于mr2二、离心运动的应用1、离心干燥器的金属网笼利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置解释：oFmr2F1 1，当网笼转得比较慢时，物体对，当网笼转得比较慢时，物体对水滴的附着力水滴的附着力F F足以提供所需的足以提供所需的向心力，向心力， 使水滴做圆周运动。使水滴做圆周运动。2 2，当网笼转得比较快时，附着，当网笼转得比较快时，附着力力 F F 不足以提供所需的向心力不足以提供所需的向心力 ，于是水滴做离心运动，穿过网孔，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。飞到网笼外面。 思考：思考：洗衣机甩干洗衣机甩干机的原理。机的原理。用离心机把用离心机把体温计中体温计中的的水银柱水银柱甩回玻璃泡内甩回玻璃泡内3、用离心机把体温计的、用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内水银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时，当离心机转得比较慢时，缩口的阻力缩口的阻力 F F 足以提供所需足以提供所需的向心力，缩口上方的水银的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力得相当快时，阻力 F F 不足以不足以提供所需的向心力，水银柱提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。做离心运动而进入玻璃泡内。制作制作“棉花棉花”糖的原糖的原理理关于制作关于制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理： 它的内筒与洗衣机它的内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状，孔飞散出去，成为丝状，到达温度较低的外筒时，到达温度较低的外筒时，迅速冷却凝固，变得纤迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。细雪白，像一团团棉花。在水平公路上行驶的汽车转弯F mr2F汽车三、离心运动的防止：1、在水平公路上行驶的汽车转弯时F mr2F汽车 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。问题一？要使原来作圆周运动的物体作离问题一？要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？心运动，该怎么办？A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受 合外力。合外力。B、减小合外力或使其消失、减小合外力或使其消失要防止离心现象发生，该怎么办？要防止离心现象发生，该怎么办？A、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小时所需的向心力减小B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力所需的向心力A A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心B B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心C C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动生一个向心力，维持其作圆周运动D D、作离心运动的物体，是因为受到离心力、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故作用的缘故例例1 1、下列说法正确的是、下列说法正确的是 ( )( )四四、巩固练习：巩固练习：B例例2：下列哪些现象是为了防止物体产：下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动：生离心运动：A、汽车转弯时要限制速度、汽车转弯时要限制速度B、转速很高的砂轮半径不能做得太、转速很高的砂轮半径不能做得太大大C、在修筑铁路时，转弯处轨道的内、在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要底于外轨轨要底于外轨D、离心水泵工作时、离心水泵工作时ABC 例例3、为了防止汽车在水平路面上转弯时、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现出现“打滑打滑”的现象，可以：的现象，可以：( D ) a 、增大汽车转弯时的速度、增大汽车转弯时的速度 b 、减小汽车转弯时的速度、减小汽车转弯时的速度 c 、增大汽车与路面间的摩擦力、增大汽车与路面间的摩擦力 d 、减小汽车与路面间的摩擦、减小汽车与路面间的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、c例例4、下列说法中错误的有：（、下列说法中错误的有：（ B ）A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣 服甩得更干服甩得更干B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周 半径方向离开圆心半径方向离开圆心C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速飞轮等不能超过允许的最大转速D、离心水泵利用了离心运动的原理、离心水泵利用了离心运动的原理1离心现象离心现象 (1)离心运动 做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动2离心运动的应用 (1)离心运动的应用 离心干燥器 离心泵 (2)离心运动的防止车辆转弯时要限速转动的砂轮和飞轮要限速例例3：如图所示，一质量为：如图所示，一质量为m的小球的小球P与穿过与穿过光滑水平板中央小孔光滑水平板中央小孔O的轻绳相连。用手拉的轻绳相连。用手拉住绳子的另一端使小球在水平板上绕住绳子的另一端使小球在水平板上绕O做半做半径为径为a角速度为角速度为1的匀速圆周运动。的匀速圆周运动。（1）若使绳子从这个状态迅速放松，后又拉）若使绳子从这个状态迅速放松，后又拉紧，使小球绕紧，使小球绕O做半径为做半径为b的匀速圆周运动，的匀速圆周运动，则绳子从放松到拉紧经过的时间为多少？则绳子从放松到拉紧经过的时间为多少？（2）小球沿半径为）小球沿半径为b的圆周运动的角速度的圆周运动的角速度2为多大？为多大？FPaOabvv【小结】做圆周运动的物体，所受的合【小结】做圆周运动的物体，所受的合外力外力F突然消失或不足以提供所需的向突然消失或不足以提供所需的向心力时，物体就做离心运动心力时，物体就做离心运动 做圆周运动的物体，所受的合外力做圆周运动的物体，所受的合外力F大于大于所需的向心力时，物体就做近心所需的向心力时，物体就做近心运动运动