广东省化州市实验中学高中物理《2.3离心现象及其应用》学案(无答案)粤教版必修2

《离心现象及其应用》教学设计一、教材内容分析教材首先分析了离心现象发生的条件和离心运动的定义，接着从生产、生活的实际问题中说明离心运动的应用和危害，充分体现了学以致用的思想，对培养学生的好奇心、实验探究能力和服务社会的意识有一定的作用。

课程标准对本节课的要求是通过实验探究，让学生了解出现离心现象的原因。

教材给出离心现象的概念后，介绍了日常生活中常见的离心现象以及离心机械利用离心现象的工作原理。

可见教材在本节设计上重视物理知识在生活中的应用。

由于向心力这一概念较为抽象，会导致学生在理解离心现象本质上出现误区。

在本节课的教学过程中，通过适当利用多媒体课件，来观察离心现象，这样更有助于学生对这一概念的理解和应用。

二、学生情况分析1.学生的兴趣：具有强烈的好奇心。

2.学生的知识基础：已经学过圆周运动与向心力的知识。

3.学生的认识特点：对生活中的离心现象有所接触，但并不知道此现象产生的原因与规律。

三、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是离心现象，明确物体做离心运动的条件。

2、能结合课本提出的问题具体分析，了解离心运动的应用和防止。

3、培养分析说理的能力，提高科学表述的能力。

（二）过程与方法1、教师通过实验演示，帮助学生分析离心运动产生的原因，激发学生用学过的向心力知识寻找本质规律。

2、学生通过对实验现象的分析，总结出研究问题的方法，从而提高分析应用能力。

（三）情感态度与价值观1．通过巧妙的实验设计和分析，体会物理中提出问题、分析问题、设计实验、解决问题这一科学的探究过程，感受学习物理的乐趣。

2．通过对实验现象的分析讨论，培养学生用实事求是的科学态度去认识事物本来面目，不被表面现象所迷惑的科学观。

四、教学重点及难点（一）教学重点理解离心运动的条件、知道离心运动的应用和防止．（二）教学难点结合具体事例分析离心运动，融会贯通。

“离心力”的理解。

五、教学策略选择与设计思路本课以探究式教学模式为主，结合问题法、演示法、启发法、归纳法等教学方法。

离心现象及其应用典型例题1、关于离心现象下列说法正确的是A ．当物体所受的离心力大于向心力时，产生离心现象B ．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将做背离圆心的圆周运动C ．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将沿切线做直线运动D ．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将做曲运动答案：C2、一个粗糙的水平转台以角速度ω匀速转动，转台上有一质量为m 的物块恰能随转台一起转动而做匀速圆周运动，则下列说法正确的是A ．若增大角速度ω，物块将沿切线方向飞出B ．若增大角速度ω，物块将沿曲线逐渐远离圆心C ．若减小角速度ω，物块将沿曲线逐渐靠近圆心D ．若减小角速度ω，物块仍做匀速圆周运动【解析】物体恰能随转台一起转动，说明此时的充当向心力的摩擦力恰好能够保证物体做圆周运动。

如果增大角速度ω，则需要的向心力要增大，而摩擦力不能再增大了，因此，物体就会逐渐远离圆心，B 答案正确；若减小角速度ω，则需要的向心力减小，而摩擦力也可以减小，因此，物体仍做匀速圆周运动。

D 答案正确。

选BD 。

3、一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相等的小球A 和B 沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动， A 的运动半径较大，则A ．A 球的角速度必小于B 球的角速度 B ．A 球的线速度必小于B 球的线速度C ．A 球的运动周期必大于B 球的运动周期D ．A 球的筒壁的压力必大于B 球对筒壁的压力【解析】对A 或者B 进行受力分析，重力和筒壁对其的支持力的合力充当了向心力，即tan mg F θ=，向心力是相同的，A B r r >，由2v F m r=得到A B v v >，由2F m r ω=得A B ωω<，而T 与ω成反比，因此T A >T B ；答案选BC4、当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s 时，车对桥顶的压力为车重的3/4，如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为A ．15m/sB ．20m/sC ．25m/sD ．30m/s【解析】当v=10m/s 时，214v F mg N mg F mg m r=-=-==向心力支持力压力，得到40r m =，当汽车行驶到桥顶不受摩擦力即，汽车与桥没有相互作用力 时，重力完全充当了向心力，则2v F mg m r==向心力，得到20/v m s =。

离心现象及其应用【学习目标】1．知道什么是离心现象。

2．知道物体做离心运动的条件。

3．结合实例了解离心运动的防止和应用。

【学习重难点】1．知道什么是离心现象。

2．知道物体做离心运动的条件。

【学习过程】一、自主学习离心现象1．离心现象：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就会做逐渐 _____ 圆心的运动，这种现象称为离心现象。

2．物体做离心运动的条件：当物体所受合外力突然消失或合外力不足以提供向心力时，物体做离心运动。

3．在实际中，利用离心现象工作的机械叫做__________，如离心干燥(脱水)器、洗衣机的脱水筒等。

离心现象的应用与防止1．洗衣机中的衣服跟随脱水桶在旋转，当转速较快时，衣服里的水利用___________将水抛甩出脱水桶。

2．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__________而造成交通事故。

3．在汽车和火车转弯处，为防止离心运动造成的危害，一是限定汽车和火车的转弯速度不能太________；二是把路面筑成外高内低的斜坡以增大_________。

二、课堂讲练离心运动的理解例1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B．做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合外力突然变大时将做离心运动C．做匀速圆周运动的物体，只要提供向心力的合外力的数值发生变化，就将做离心运动D．做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合外力突然消失或变小时将做离心运动解析：物体做什么运动取决于物体所受合外力与物体所需向心力的关系，只有当提供的向心力小于所需要的向心力时，物体做离心运动，所以做离心运动的物体并没有受到所谓的离心力的作用，离心力没有施力物体，所以离心力不存在。

由以上分析可知D正确。

答案：D思维总结：（1）物体做离心运动时易错误地认为物体受到了离心力的作用，其原因是误认为有向心力必有离心力，当物体受到所谓的“离心力”时，便做离心运动，对于该问题要清楚力和运动的关系，如，向心力突然消失时，物体将沿切线飞出，即保持匀速直线运动，这正是物体惯性的表现。

水平面上的圆周运动的临界问题一、教材分析圆周运动的临界问题是教科版高中《物理》必修2第二章的内容。

在此之前，学生已经学习了直线运动的相关内容，和曲线运动的基本知识，自然界和日常生活中运动轨迹为圆周的许多事物也为学生的认知奠定了感性基础，本节课主要是帮助学生在原有的感性基础上进一步认识圆周运动，为今后学习万有引力等知识打下基础。

二、学情分析学生基础、领会能力相对较弱。

不过学生已经学习了圆周运动、向心加速度、向心力等圆周运动的相关知识，已基本了解和掌握了圆周运动的特点和规律，对圆周运动的临界问题的学习已打下了基础。

三、学习目标1.通过学生讨论，小组合作，老师引导，让学生进一步熟练圆周运动问题的解题步骤；2.通过学生讨论，小组合作，老师讲解，达到知道临界状态的目标；3.通过学生讨论，小组合作，老师讲解，达到知道圆周运动中的临界问题，并能正确解题的目标。

四、教学重难点1.重点a.圆周运动问题的解题步骤b.水平圆周运动的临界状态c.运用所学知识解决圆周运动中的临界问题2.难点a.水平圆周运动的临界状态b. 运用所学知识解决圆周运动中的临界问题五、教学过程一．知识点总结圆周运动的向心力（1）大小: 。

（2）方向：始终沿半径指向。

（3）作用效果:产生向心加速度，只改变，不改变。

（4）来源: 。

（5）力与运动若F合=mrω2，物体做圆周运动若F合>mrω2 ,物体做近心运动若F合<mrω2，物体做离心运动二、实例分析：水平圆盘问题例1：动摩擦因数为μ的水平圆盘以角速度ω匀速转动，距转动轴的r的位置有一质量为m的小物块与圆盘相对静止，（最大静摩擦力与滑动摩擦力相等）(1)物块受哪些力？(2)摩擦力的大小，方向？(3)如果增大ω，物块将做什么运动？(4)若物块与圆盘没有相对滑动，求ω的最大值ω(5)若物块与转轴之间有细绳相连(刚开始运动时绳子恰好伸直无弹力)①当转盘角速度ω1＝μg2r时，细绳的拉力T1②当转盘角速度ω2＝3μg2r时，细绳的拉力T2。

2019-2020年高中物理 2.3离心现象及其应用学案粤教版必修2【学习目标】【知识和技能】(1)知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件，(2)结合生活中的实例，知道离心运动的应用和危害及其防止【过程和方法】(1)通过观察实验，让学生体会在什么条件下物体做离心运动，(2)通过列举生活中离心现象，认识离心现象在生活和生产中的应用和危害【情感、态度和价值观】(1)通过应用所学知识与方法认识自然，激发学习物理的兴趣．(2)感悟科学是人类创造发明的基础，激发学习热情．【学习重点】物体做离心运动所满足的条件。

【知识要点】离心现象一、定义当物体所受的合外力突然消失或者不足以提供它所需要的向心力时，物体将沿切线方向飞出或者做离圆心越来越远的曲线运动，这种运动叫做离心运动，即为离心现象.二、产生的原因向心力的作用效果是改变物体运动的方向，如果向心力突然消失时（例如用绳系住小球转，绳突然断裂），则物体的速度方向不再变化，由于惯性，物体将沿此时的速度方向（即切线方向）按此时速度的大小飞出，如果提供的外力小于物体做匀速圆周运动所需要的向心力，虽然物体的速度方向还要变化，但速度方向变化较慢，因此物体偏离原来的圆周做离心运动，其轨迹为圆周和切线间的某条曲线，见图2－3－1所示.FF同学们都有这样的体会：当你所乘的汽车急转弯时，你会不由自主地向外倾斜或向外滑去，这种情况的产生并不是受到了“离心力”的作用，而是惯性的一种表现，即发生了离心现象.三、产生条件当外界提供的向心力突然消失（比如系绳断裂）或小于做圆周运动的物体所需要的向心力时，才会发生离心现象.离心现象的应用在日常生活中，离心现象是经常发生的，离心现象对人类来说既有有利的一面，又有危害的一面，对有利的一面应加以利用，对有害的一面应设法防止.离心运动在工农业生产和日常生活中都有广泛的应用，离心沉淀器就是一种利用离心现象的机械，它可以使混浊液体中密度较大的物质加速沉淀，譬如，医疗上就是利用此离心沉淀器来分离血浆的.如果人骑自行车骑得很快，在转弯的地方又没有掌握倾斜的技巧，那么，就可能由于离心运动而造成交通事故，因此，现代化的自行车赛车场，环形跑道是朝里倾斜的.【问题探究】离心现象在生产和生活中有什好处和害处？我们该怎样利用其好处，防止其带来的害处？请结合实例进行讨论.我的思路：离心现象是由于物体做曲线运动造成的，而曲线运动在生产和生活中经常可见.同学们尽可能展开丰富想象，结合实例进行讨论.比如洗衣机的脱水桶、离心分离器、炼钢或制作水泥管道技术等；不利方面如汽车和火车等交通工具在转弯时容易发生事故，运转的机器假如重心偏离轴心容易损坏机器等.【典型例题】例题1、从在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧要高一些，路面与水平面间的夹角为，设拐弯段是半径为R 的圆弧，要使车速为v 时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，应等于---------（ ） A ． B ． C ． D ． 答案：B精析：为使车速为v 时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，则汽车转弯时的向心力完全由汽车的重力G13）,即 F=Gtan -------------------(1) 由圆周运动规律有：F=mv 2/R--------(2) 由（1）、（2）两式可得tan=v 2/Rg所以=，选B 。

[目标定位] 1.通过生活现象了解离心运动实例.2.知道物体做离心运动的条件.3.通过实例分析了解离心运动的应用与防止．一、离心现象1．定义：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的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动现象．2．实质：离心运动的实质是物体惯性的表现．做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿圆周切线飞出去的倾向，它之所以没有飞出是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体与圆心的距离保持不变．如果向心力突然消失或不足，物体就会发生离心运动．3．离心运动、近心运动的判断：物体做圆周运动、离心运动还是近心运动，由实际提供的向心力F 与所需向心力(m v 2r或mrω2)的大小关系决定．如图1所示图1(1)若F ＝mrω2(或m v 2r)，即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动． (2)若F ＞mrω2(或m v 2r)，即“提供”大于“需要”，物体做半径变小(填“大”或“小”)的近心运动．(3)若F ＜mrω2(或m v 2r)，即“提供”不足，物体做半径变大(填“大”或“小”)的离心运动．(4)若F ＝0，物体做离心运动，并沿切线方向飞出． 【深度思考】如图2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．图2(1)链球飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗？ (2)物体做离心运动的条件是什么？ 答案 (1)不是，离心力实际并不存在．(2)当向心力突然消失或合外力不足以提供所需向心力时，物体做离心运动． 【例1】 下列关于离心现象的说法中正确的是( ) A ．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B ．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的圆周运动C ．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线做直线运动D ．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动答案 C解析离心运动问题的分析技巧：(1)物体所受的合外力是否满足物体做圆周运动所需要的向心力，即“提供”是否满足“需要”．物体做圆周运动所需要的向心力越大，物体就越容易发生离心现象．(2)离心现象是做圆周运动的物体所受合力减小或合力突然消失时所发生的现象，而不是离心力大于向心力的缘故．(3)当提供向心力的合力大于需要的向心力(F合>mω2r)时，物体将做“近心运动”．【例2】如图3所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是()图3A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动C．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动答案BC解析若拉力突然变大，则小球将做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运动，A错误；若拉力突然变小，则小球将做离心运动，但由于力与速度有一定的夹角，故小球将做曲线运动，B正确，D错误；若拉力突然消失，则小球将沿着P点处的切线运动，C正确．二、离心现象的应用1．常见几种离心运动对比图示项目实物图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴跟物体的附着力F不足以提供向心力时，即F＜mω2r，水滴做离心运动汽车在水平路面上转弯当最大静摩擦力不足以提供向心力时，即f max ＜m v 2r ，汽车做离心运动用离心机把体温计的水银甩回玻璃泡中当离心机快速旋转时，缩口处对水银柱的阻力不足以提供向心力时，水银柱做离心运动进入玻璃泡内2.离心运动问题的分析思路：(1)对物体进行受力分析，确定给物体提供向心力的合力F 合． (2)根据物体的运动，计算物体做圆周运动所需的向心力F 向＝m ω2r ＝mv 2r． (3)比较F 合与F 向的关系，确定物体运动的情况． 【深度思考】(1)在公路转弯处，为什么有限速的警示标志？ (2)转动的砂轮、飞轮是否需要限速？答案 (1)在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的．如果转弯时速度过大，所需向心力F 大于最大静摩擦力f max ，汽车将做离心运动而造成车体侧滑，因此在公路转弯处汽车必须限速．(2)转动的砂轮、飞轮需要限速：转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮、飞轮内部分子间的作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故．【例3】 市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”这样可以( )A ．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒B ．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒C ．主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒D ．主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒 答案 C解析 汽车转弯时，车内乘客随车做圆周运动，需要向心力，不拉好扶手，站着的乘客可能无法提供足够的向心力而做离心运动，向外侧倾倒．【例4】 如图4所示，两个质量均为m 的小木块a 和b (可视为质点)放在水平圆盘上，a 与转轴OO ′的距离为l ，b 与转轴的距离为2l .木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k 倍，重力加速度大小为g .若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是( )图4A ．b 一定比a 先开始滑动B ．a 、b 所受的摩擦力始终相等C ．ω＝ kg2l是b 开始滑动的临界角速度 D ．当ω＝ kg3l时，a 所受摩擦力的大小为kmg 答案 AC解析 最大静摩擦力相等，而b 需要的向心力较大，所以b 先滑动，A 项正确；在未滑动之前，a 、b 各自受到的摩擦力等于其向心力，因此b 受到的摩擦力大于a 受到的摩擦力，B 项错误；b 处于临界状态时，kmg ＝mω2·2l ，ω＝ kg2l，C 项正确；当ω＝ kg3l时，对a ：f ＝mlω2＝ml kg 3l ＝13kmg ，D 项错误．1．(离心现象)关于离心运动，下列说法中正确的是( ) A ．物体一直不受外力作用时，可能做离心运动B ．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做离心运动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消失或数值变小时将做离心运动 答案 D解析 物体一直不受外力作用，物体应保持静止状态或匀速直线运动状态，选项A 错误；做匀速圆周运动的物体，所受的合外力等于物体做匀速圆周运动的向心力，当外界提供的合外力增大时，物体所需的向心力并没有增大，物体将做近心运动，选项B 错误；做匀速圆周运动的物体，向心力的数值发生变化，物体可能仍做圆周运动，例如变速圆周运动，也可能做近心运动或离心运动，选项C 错误；根据离心运动的条件可知，选项D 正确．2． (离心现象的应用和防止)(多选)如图5是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动．对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是( )图5A ．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B ．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C ．摩托车将沿其线速度的方向与半径向外的方向之间做离心运动D ．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去 答案 BC解析 摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A 项错误；摩托车正确转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明合力小于需要的向心力，B 项正确；摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动，C 项正确，D 项错误．3．(离心现象的理解及应用)一辆质量为2×103 kg 的汽车在水平公路上行驶，经过半径为R ＝50 m 的弯道时，如果车速为v ＝20 m/s ，这辆车会不会发生事故？已知轮胎与地面间的最大静摩擦力为重力的710.(g 取10 m/s 2)答案 会出现侧滑现象，发生交通事故 解析 方法一 比较速率 因为最大静摩擦力f max ＝710mg ＝0.7×2×103×10 N ＝1.4×104 N ． 当汽车以R ＝50 m 的半径转弯时， 由F ＝m v 2R 可知其最大速率v max ＝f max Rm＝ 1.4×104×502×103m /s ≈18.7 m/s ．因为v ＝20 m /s>v max ＝18.7 m/s ，所以汽车转弯时会出现侧滑现象，发生交通事故． 方法二 比较半径因为f max ＝1.4×104 N ，汽车以v ＝20 m/s 的速率转弯，其最小半径为R min ． 由F ＝m v 2R 可得R min ＝m v 2f max ＝2×103×2021.4×104≈57.1 m ．因为R ＝50 m<R min ＝57.1 m ，所以汽车以20 m/s 的速率行驶在半径R ＝50 m 的弯道上会出现侧滑现象，发生交通事故．方法三 比较力的大小汽车以v ＝20 m/s 的速率经过R ＝50 m 的弯道时，需要的向心力F ＝m v 2R ＝2×103×20250N＝1.6×104 N．而轮胎与地面间的最大静摩擦力f max＝710mg＝1.4×104 N．因为F>f max，所以f max不足以提供汽车做圆周运动的向心力，会出现侧滑现象，发生交通事故．题组一对离心现象的理解1．物体做离心运动时，运动轨迹()A．一定是直线B．一定是曲线C．可能是直线也可能是曲线D．可能是一个圆答案 C2．(多选)在人们经常见到的以下现象中，属于离心现象的是()A．舞蹈演员在表演旋转动作时，裙子会张开B．在雨中静止的伞面上的雨水会很快地沿伞面运动，到达边缘后雨水将做曲线运动C．满载黄沙或石子的卡车，在急转弯时，部分黄沙或石子会被甩出D．守门员把足球踢出后，球在空中沿着弧线运动答案AC解析裙子张开属于离心现象，静止伞上的雨水受重力作用，沿伞面向下运动，到达边缘后将做斜向下抛运动，黄沙或石子是因为受到的力不够提供向心力而做离心运动，守门员踢出足球，球在空中沿着弧线运动是因为足球在力的作用下运动，不是离心现象．3．试管中装了血液，封住管口后，将此管固定在转盘上，如图1所示，当转盘以一定角速度转动时()图1A．血液中密度大的物质将聚集在管的外侧B．血液中密度大的物质将聚集在管的内侧C．血液中密度大的物质将聚集在管的中央D．血液中的各物质仍均匀分布在管中答案 A解析密度大，则同体积的物质其质量大，由F＝mrω2可知其需要的向心力大，将做离心运动，A对．4．如图2所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，它们与盘间的动摩擦因数相同，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，烧断细线，则两个物体的运动情况是()图2A．两物体均沿切线方向滑动B．两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远C．两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动，不会发生滑动D．物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体A发生滑动，离圆盘圆心越来越远答案 D解析A、B两物体刚好还未发生滑动时，A、B所受摩擦力都达到最大摩擦力f max，A、B受力情况如图．A、B两物体刚好还未发生滑动时，物体A需要的向心力F A＝f max＋T＝mω2r A，物体B 需要的向心力F B＝f max－T＝mω2r B，因此F A＞F B，烧断细线后，细线上拉力T消失，对A 有f max＜mω2r A，物体A做离心运动；对B有f max＞mω2r B，物体B随盘一起转动，选项D正确．其他选项均错．题组二离心现象的应用5．(多选)为了防止物体做离心运动而造成损失，下列做法正确的()A．汽车转弯时要限定速度B．洗衣机转动给衣服脱水C．转速较高的砂轮半径不宜太大D．将砂糖熔化，在有孔的盒子中旋转制成“棉花糖”答案AC解析汽车转弯时车速过大，静摩擦力不足以提供所需的向心力，会发生侧滑，造成交通事故，所以要限速，A正确；半径大、转速高的砂轮，所需向心力大，砂轮会发生破裂伤人，C正确；B、D是离心运动的利用．6．如图3所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服()图3A．受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用B．所需的向心力由重力提供C．所需的向心力由弹力提供D．转速越快，弹力越大，摩擦力也越大答案 C解析衣服只受重力、弹力和静摩擦力三个力作用，A错；衣服做圆周运动的向心力为它所受到的合力，由于重力与静摩擦力平衡，故弹力提供向心力，即N＝mrω2，转速越大，N越大．C对，B、D错．7．下列哪个现象利用了物体的离心运动()A．火车转弯时要限制速度B．转速很高的砂轮半径不能做得太大C．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨D．离心水泵工作时答案 D8．某同学在进行课外实验时，做了一个“人工漩涡”的实验，取一个装满水的大盆，用手掌在水中快速转动，就在水盆中形成了“漩涡”，随着手掌转动越来越快，形成的漩涡也越来越大，如图4所示．则关于漩涡形成的原因，下列说法中正确的是()图4A．由于水受到向心力的作用B．由于水受到合外力的作用C．由于水受到离心力的作用D．由于水做离心运动答案 D解析水在手的拨动下做圆周运动，当水转动越来越快时，需要的向心力也越来越大，当其所需的向心力大于所受合外力时，即做离心运动，故选项D正确．9．(多选)为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以()A．增大汽车转弯时的速度B．减小汽车转弯时的速度C．增大汽车与路面间的摩擦D．减小汽车与路面间的摩擦答案BC10．(多选)如图5所示，水平转盘上的A、B、C三处有三块可视为质点的由同一种材料做成的正方体物块．B、C处物块的质量相等且为m，A处物块的质量为2m；点A、B与轴O的距离相等且为r，点C到轴O的距离为2r，转盘以某一角速度匀速转动时，A、B、C处的物块都没有发生滑动现象，下列说法中正确的是()图5A．C处物块的向心加速度最大B．A处物块受到的静摩擦力最小C．当转速增大时，最先滑动起来的是C处的物块D．当转速继续增大时，最后滑动起来的只是A处的物块答案AC解析A、B、C处的滑块没有发生滑动时角速度相同，由a＝ω2r知C处物块的向心加速度最大，选项A正确；由f＝F＝mω2r知B处的物块的静摩擦力最小，选项B错；因f max ＝μmg，所以当转速增大时，C处的物块最先滑动，当转速继续增大时，A、B一块滑动，选项C正确，选项D错．题组三综合应用11．图6是离心实验器的原理图，可以用此实验研究过荷对人体的影响，测定人体的抗荷能力．离心实验器转动时，被测者做匀速圆周运动．现观察到图中的直线AB(线AB与舱底垂直)与水平杆成30°角，则被测者对座位的压力是他所受重力的多少倍？图6答案2倍解析人受重力和弹力的作用．两个力的合力提供向心力，受力分析如图所示在竖直方向：N sin 30°＝mg解得：N＝2mg．由牛顿第三定律知，人对座位的压力是其重力的2倍．12．如图7所示，一根长0.1 m的细线，一端系着一个质量是0.18 kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动．当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得线的拉力比原来大40 N．求：图7(1)线断裂的瞬间，线的拉力大小；(2)这时小球运动的线速度大小；(3)如果桌面高出地面0.8 m，线断后小球飞出去落地点离桌面的水平距离．答案(1)45 N(2)5 m/s(3)2 m解析(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用：重力mg、桌面弹力N和线的拉力T.重力mg和弹力N平衡．线的拉力等于向心力，F＝T＝mω2r，设原来的角速度为ω0，线上的拉力是T0，加快后的角速度为ω，线断时的拉力是T．则T∶T0＝ω2∶ω20＝9∶1．又T＝T0＋40 N，所以T0＝5 N，线断时T＝45 N；(2)设线断时小球的线速度大小为v 由F ＝m v 2r得v ＝Fr m＝ 45×0.10.18m /s ＝5 m/s ； (3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间 t ＝2h g＝ 2×0.810s ＝0.4 s 小球落地点离开桌面的水平距离 s ＝v t ＝5×0.4 m ＝2 m ．。

⾼⼀物理粤教版必修⼆2.3离⼼现象及其应⽤教案2.3离⼼现象及其应⽤教材分析教材⾸先分析了离⼼现象发⽣的条件和离⼼运动的定义，接着从⽣产、⽣活的实际问题中说明离⼼运动的应⽤和危害，充分体现了学以致⽤的思想．做匀速圆周运动的物体，在合外⼒突然消失或者合外⼒不⾜以提供所需的向⼼⼒时，将做逐渐远离圆⼼的运动，此种运动叫“离⼼运动”。

在半径不变时物体做圆周运动所需的向⼼⼒是与⾓速度的平⽅(或线速度的平⽅)成正⽐的．若物体的⾓速度增加了，⽽向⼼⼒没有相应地增⼤，物体到圆⼼的距离就不能维持不变，⽽要逐渐增⼤使物体沿螺线远离圆⼼．若物体所受的向⼼⼒突然消失，则将沿着切线⽅向远离圆⼼⽽去．⼈们利⽤离⼼运动原理制成的机械，称为离⼼机械．例如离⼼分液器、离⼼加速器、离⼼式⽔泵、离⼼球磨机等都是利⽤离⼼运动的原理．当然离⼼运动也是有害的，应设法防⽌。

例如砂轮的转速若超过规定的最⼤转速，砂轮的各部分将因离⼼运动⽽破碎．⼜如⽕车转弯时，若速度太⼤会因倾斜的路⾯和铁轨提供给它的向⼼⼒不⾜以维持它做圆周运动，就会因离⼼运动⽽造成出轨事故．学习离⼼运动的概念时．通过充分讨论．让学⽣明确⼏点：第⼀，做圆周运动的物体．⼀旦失去向⼼⼒或向⼼⼒不⾜，都不能再满⾜把物体约束在原来的圆周上运动的条件．这时会出现物体远离圆⼼⽽去的现象．第⼆，可补充加上提供的向⼼⼒F⼤于物体所需的向⼼⼒mrω2时，F> mrω2，表现为向⼼的趋势(离圆⼼越来越近)．这对学⽣全⾯理解“外⼒必须等于mrω2时；物体才可做匀速圆周运动”有好处．第三，离⼼运动是物体具有惯性的表现．⽽不是物体受到“离⼼⼒”作⽤的结果．有些学⽣可能提出，“离⼼⼒”的问题．教师可以说明那是在另⼀参考系(⾮惯性系)中引⼊的概念，在中学阶段不予研究．关于离⼼运动的应⽤和防⽌．可引导同学讨论完成．教学重点：物体做离⼼运动所满⾜的条件．教学难点：对离⼼运动的理解及其实例分析．教具准备：离⼼转台、离⼼⼲燥器等各类演⽰设备．课时安排：l课时三维⽬标⼀、知识与技能1．知道什么是离⼼运动；2．知道物体做离⼼运动的条件；3．了解离⼼运动的应⽤和防⽌．⼆、过程与⽅法1．通过对离⼼现象的实例分析，提⾼学⽣综合应⽤知识解决问题的能⼒；2．培养学⽣应⽤理论知识解决实际问题的能⼒．三、情感态度与价值观1．通过离⼼运动的应⽤和防⽌的实例分析，使学⽣明⽩事物都是⼀分为⼆的，要学会⽤⼀分为⼆的观点来看待问题；2．培养学⽣⽤理论解释实际问题的能⼒与习惯．教学过程导⼊新课我们⼩时候⼤都喜欢吃棉花糖，⽽且当时⼀定⾮常奇怪．为什么⼀颗⼀颗的⽩砂糖，经过机器⼀转，就变成⼜松⼜软的“棉花”不断向外“飞出”?做匀速圆周运动的物体。

高中物理《2.3离心现象及其应用》学案粤教版必修22、3离心现象及其应用【课堂探究】一、对离心运动的理解1、离心现象的本质物体惯性的表现做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。

2、离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然或者以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐圆心的运动。

这种运动叫做离心运动。

【例1】下列关于离心现象的说法中，正确的是( )A、当物体所受到的离心力大于向心力时产生离心现象B、做匀速圆周运动的物体，当所受的一切力都突然消失时，它将做背离圆心的圆周运动C、做匀速圆周运动的物体，当所受的一切力都突然消失时，它将沿切线飞出D、做匀速圆周运动的物体，当所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动注意：离心现象是做圆周运动的物体向心力不足、或失去向心力所致的现象；离心现象的本质是惯性；不存在离心力,离心只是一种现象，不是力；3、向心力来源的供需关系变化导致的运动现象：（F合指半径方向合力）(1)若F合，物体做匀速圆周运动，(2)若F合，则物体沿切线方向做直线运动(3)若F合，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，而做离心运动(4)若F合 ,物体做半径变小的近心运动，【例2】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B、做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然变大时将做离心运动C、做匀速圆周运动的物体，只要提供向心力的合力的数值变化，就将做离心运动D、做匀速圆周运动的物体，当提供向心力的合力突然消失或变小时将做离心运动二、离心现象的应用与防止1、要使原来做匀速圆周运动的物体做离心运动，可以怎么办？（1）（2）【例3】(双选)如图所示，水平转台上放着A、B、C三个物体，质量分别为2m，m，m，离转轴的距离分别为R，R，2R，与转台间的摩擦因数相同，转台旋转时，下列说法中正确的是 ( )A、若三个物体均未滑动，C物体的向心加速度最大B、若三个物体均未滑动，B物体受的摩擦力最大C、转速增加，A物体比B物体先滑动D、转速增加，C物体先滑动2、如何防止离心现象发生？(1)(2)【例4】、下列哪些现象不是为了防止物体产生离心运动()A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大C在修铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨 D离心水泵工作时【课后作业】班别：姓名：学号：1、物体做离心运动时，运动的轨迹()A、一定是直线B、一定是曲线C、可能是直线也可能是曲线D、可能是一个小圆2、（双）洗衣机的脱水筒在工作时，有一衣物附着在竖直的筒壁上，则此时()A、衣物受重力、筒壁弹力和摩擦力作用B、衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供C、筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大D、筒壁对衣物的摩擦力随筒的转速的增大而增大3、（双）下列是为了防止物体产生离心运动的危害而做出的正确措施有()A、汽车转弯时限制速度B、转速很高的砂轮半径不能做得太大C、在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要高于外轨D、离心水泵工作时加大抽水机马达转速4、市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”，这样可以( )A、提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒B、提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒C、主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒D、主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒5、做离心运动的物体，它的速度变化情况是()A、速度的大小不变，方向改变B、速度的大小改变，方向不变C、速度的大小和方向可能都改变D、速度的大小和方向可能都不变6、如图所示，已知，它们距轴的关系是，三物体与转盘表面的动摩擦因数相同、当转盘的转速逐渐增加时()A、物体A先滑动；B、物体B先滑动；C、物体C先滑动；D、B与C同时滑动1234567、向心力公式：1、2、3、向心加速度公式：1、2、8、如图所示，细绳一端系着质量的物体，静止于水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量的物体，M的中点与圆孔距离为，并知和水平面的最大静摩擦力为、现使此平面绕中心轴线转动，问角速度在什么范围m会处于静止状态？。

第三节离心现象及其应用课标要求【知识和技能】(1)知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件，(2)结合生活中的实例，知道离心运动的应用和危害及其防止【过程和方法】(1)通过观察实验，让学生体会在什么条件下物体做离心运动，(2)通过列举生活中离心现象，认识离心现象在生活和生产中的应用和危害【情感、态度和价值观】(1)通过学生应用所学知识与方法认识自然，激发学生学习物理的兴趣．(2)感悟科学是人类创造发明的基础，激发学生的学习热情．教学重点物体做离心运动所满足的条件。

教学难点对离心运动的理解及其实例分析。

教学方法实验演示、观察总结教学过程做匀速圆周运动的物体，它所受的合外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，物体将怎样运动呢？本节课专门研究这一问题。

（一）、离心运动：学生阅读教材【离心运动】1、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、离心运动的条件：（１）当产生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。

（2）当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去。

3、离心现象的本质——物体惯性的表现做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。

如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果。

如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动。

此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”。

做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大。

（二）、离心运动的应用和防止1、离心运动的应用实例——【演示实验】（1）离心干燥器（2）洗衣机的脱水筒（3）用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内2、离心运动的防止实例（1）汽车拐弯时限速（2）高速旋转的飞轮、砂轮的限速（三）、课堂练习1、物体做离心运动时，运动轨迹A．一定是直线B．一定是曲线C．可能是直线，也可能是曲线D．可能是圆2、如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径50m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的0。

第三节离心现象及其应用课前自主预习1．圆心运动（1）定义：做圆周运动的物体，在所受忽然消逝或不足以供给圆周运动所需的状况下，就做渐渐远离的运动，这类运动现象就叫离心现象。

（2）本质：离心现象是物体的表现。

2．离心运动的条件（1）物体做离心运动的条件是：做圆周运动的物体所受的消逝或不足以供给圆周运动所需的向心力。

（2）做离心运动的物体，其运动轨迹有两种可能：一是因为合外力不足以供给物体做圆周运动所需的，物体的运动轨迹是渐渐圆心的渐开线；另一种是合外力忽然消逝，物体由于惯性沿外力消逝瞬时速度方向做运动。

3．离心现象的应用和防备（1）利用：在本质生活中，利用离心现象工作的机械叫，生活中常有的有离心分离器、洗衣机的脱水筒等。

（2）危害：离心现象有时也是，应想法防备，如：①汽车在转弯（特别在下雨天）时冲出车道而发惹祸故，所以在转弯处安装限速的警告牌。

②高速转动的砂轮或飞轮在高速转动时简单飞出而伤人，所以在砂轮的外侧加一个保护罩。

4． ( 单项选择 ) 物体做离心运动时，运动轨迹( )A．必定是直线B．必定是曲线C．可能是直线，也可能是曲线D．可能是圆5． ( 双选 ) 在以下哪几种状况下，本来做圆周运动的物体将产生离心运动( )A．物体所受的合外力忽然消逝B．物体所受的合外力忽然加强C．物体所受的合外力小于所需的向心力D．物体所受的合外力大于所需的向心力课前自主预习答案：1. （ 1）合外力，向心力，圆心，（ 2）惯性2．（ 1）合外力（ 2）向心力，远离，匀速直线3．（１）离心计械（ 2）有害的4． C.5 ． AC讲堂互动研究知识点 1：离心现象新知研究在北京时间 8 月 11 日清晨结束的2012 年伦敦奥运会女子链球决赛中，中国选手张文秀以76米 34 的成绩获取铜牌。

张文秀连续两届奥运会获取铜牌，成为中国第一位连续两届奥运会获取奖牌的田径运动员。

图 2－ 3－ 1 所示为链球运动员张文秀扔掷链球时情形。

§2.3 离心现象及其应用【学习目标】【知识和技能】(1)知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件，(2)结合生活中的实例，知道离心运动的应用和危害及其防止【过程和方法】(1)通过观察实验，让学生体会在什么条件下物体做离心运动，(2)通过列举生活中离心现象，认识离心现象在生活和生产中的应用和危害【情感、态度和价值观】(1)通过应用所学知识与方法认识自然，激发学习物理的兴趣．(2)感悟科学是人类创造发明的基础，激发学习热情．【学习重点】物体做离心运动所满足的条件。

【知识要点】一、离心运动作圆周运动的物体，如果所提供的向心力（即沿半径方向的合力）突然消失或者小于物体作圆周运动所需的向心力，物体就作逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。

离心运动的条件：提供的向心力（即沿半径方向的合力）突然消失，或者小于物体作圆周运动所需的向心力。

二、离心现象的应用1利用：洗衣机的脱水桶、桥面造成拱形、离心沉淀器等。

2防止其危害：机器的转轮要使重心落在轴心上等。

【问题探究】问题 1 离心现象在生产和生活中有什好处和害处？我们该怎样利用其好处，防止其带来的害处？请结合实例进行讨论。

探究思路：离心现象是由于物体作曲线运动造成的，而曲线运动在生产和生活中经常可见。

同学们尽可能展开丰富想象，结合实例进行讨论。

比如洗衣机的脱水桶、离心分离器、炼钢或制作水泥管道技术等；不利方面如汽车和火车等交通工具在转弯时容易发生事故、运转的机器假如重心偏离轴心容易损坏机器等。

【典型例题】【例1】物体做离心运动时，运动轨迹（）A.一定是直线B.一定是曲线C.可能是直线也可能是曲线D.可能是一个圆解析：离心运动即物体沿切线或切线和圆周之间的曲线远离圆心的运动，因此其轨迹可能为直线也可能为曲线，物体做离心运动时，不再是沿着圆周运动，因为其半径必须增大，C对.【例2】如图2－3－2所示，质量为m的小球P与穿过光滑水平板中央小孔O的轻绳相连，用力拉着绳子另一端使P 在水平板内绕O 做半径为a 、角速度为ω1的匀速圆周运动，求：（1）此时P 的速率多大？（2）若将绳子从这个状态迅速放松，后又拉直使P 绕O 做半径为b 的圆周运动，从放松到拉直这段过程经过了多长时间？（3）P 做半径为b 的圆周运动的角速度ω2为多大？图2－3－2解析：（1）P 点速度大小v 1=ω1r =ω1a（2）绳子放松后，小球保持v 1速度沿切线AB 做匀速直线运动，从图 2－3－3中可看出放松到拉直这段位移x =22a b -其间所用时间t =1v x=a a b 122ω-（3）拉直时，v 1分解成切向速度v 2和法向速度v 3，小球将以速度v 2做半径为b 的匀速圆周运动，而法向速度v 3损失减小到零.图2－3－3所以：v 2=v 1cos θ，而在Rt △OAB 中cos θ=ba 所以：v 2=ba v 1 ω2b =ba·ω1a ω2=22ba ω1.【规律总结】做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.当F=m ω2r 时，物体做匀速圆周运动 当F= 0时，物体沿切线方向飞出当F ＜m ω2r 时，物体逐渐远离圆心当F ＞m ω2r 时，物体逐渐靠近圆心【当堂反馈】1.下列事例中，利用了离心现象的是A.汽车转弯时要限速行驶B.在修筑铁路时，转弯处要有一定坡度，内轨要低于外轨C.转速很高的砂轮其半径不能做得很大D.浇铸钢管或水泥管时，让模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，制成无缝隙管2.如图2－14所示，绕竖直轴线匀速转动的水平圆盘上有一个相对盘静止的物体，则物体所受到的力有图2－14A.重力、支持力B.重力、支持力、离心力C.重力、支持力、方向指向盘心的静摩擦力D.重力、支持力、向心力3.如图2－15所示，小篮中放一小物块，用细线挂于O点，现让物块随小篮一起绕O 点在竖直平面内做圆周运动，设线的拉力为F，物块对篮底的压力为N，小篮行至最高点时，物块恰能不掉脱.则下面说法正确的是图2－15A.此时F≠0,N=0B.此时F=0,N≠0C.此时F=0,N=0D.此时F≠0,N≠04.一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由Ｍ向N行驶，速度逐渐减小.图2－16中甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力Ｆ的四种方向，你认为正确的是哪个？甲乙丙丁图2－165.如果高速转动飞轮的重心不在转轴上，运行将不稳定，而且轴将受到很大的作用力，加速转轴的磨损.图2－17飞轮半径r=30 cm，OO′为转动轴.正常工作时转动轴受到的水平作用力可认为是零.假想在飞轮的边缘固定一个质量m=0.01 kg的螺丝钉A，当飞轮转速n= 60 r/s时，转动轴OO′将受到多大的力？图2－176.一木块静止于水平转盘上，与转轴的距离为r，若木块与盘面间的最大静摩擦力为木块重力的k倍，为使木块保持静止，求转盘转动的最大角速度.【参考答案】1、D2、C3、C4、：乙5、426 Nkg/6、r【达标训练】1、火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定。