离心现象及其应用

第三节 离心现象及其应用一、离心现象1．离心现象：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，这种现象称为离心现象．2．离心运动的本质：由于物体具有惯性，物体做圆周运动时，总有沿切线方向飞出的趋势． 二、离心现象的应用和防止1．离心机械：利用离心现象工作的机械．2．离心现象的应用：离心干燥器、洗衣机的脱水筒、离心分离器． 3．离心现象的防止：转弯限速、砂轮加防护罩等．(1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用．( ) (2)离心运动是沿半径向外的运动．( ) (3)离心运动是物体具有惯性的表现．( ) (4)离心运动的轨迹一定是曲线．( )(5)脱水筒转速加快，附着力小于所需的向心力时，水滴做离心运动．( )一、离心现象的理解绳拉球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，角速度大小为ω，质量为m .此时球所受合外力F 合＝mω2r ，试分析在以下状态下，球的运动情况．(1)当绳子突然断裂时．(2)当绳子提供的向心力小于mω2r 时．1．对离心运动的理解(1)离心运动并非沿半径飞出的运动，而是运动半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动． (2)离心运动的本质是物体具有惯性的表现，并不是受到了“离心力”的作用．(3)物体做离心运动的原因：提供向心力的合外力突然消失，或者合外力不能提供足够的向心力．注意：物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于合外力不能提供足够的向心力．所谓“离心力”实际上并不存在．2．合外力与向心力的关系(如图1所示)．(1)若F 合＝mrω2或F 合＝m v 2r ，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．(2)若F 合>mrω2或F 合>m v 2r，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0<F 合<mrω2或0<F 合<m v 2r，则合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，则物体做匀速直线运动．例1 如图2所示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．关于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是( ) A ．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沿直线滑去 D ．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去合力与向心力的关系对圆周运动的影响若F 合＝mω2r ，物体做匀速圆周运动． 若F 合<mω2r ，物体做离心运动． 若F 合＝0时，物体沿切线飞出．若F 合>mω2r ，物体做近心运动．针对训练 用绳子拴一个小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当绳子突然断了以后，小球的运动情况是( )A ．沿半径方向接近圆心B ．沿半径方向远离圆心C ．沿切线方向做直线运动D ．仍维持圆周运动 二、离心现象的应用和防止1．请简述洗衣机脱水的原理．2．如图3所示，汽车在平直公路上行驶，转弯时由于速度过大，会偏离轨道，造成交通事故，这是什么原因呢？1．几种常见离心运动的对比图示2.离心现象的防止(1)汽车在公路转弯处限速：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、飞轮限速：高速转动的砂轮、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2下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是()A．水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出B．水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出C．水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出D．水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出三、圆周运动的临界问题1．临界状态：当物体从某种特性变化为另一种特性时发生质的飞跃的转折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既可理解为“恰好出现”，也可理解为“恰好不出现”．2．对于匀速圆周运动的临界问题，要特别注意分析物体做圆周运动的向心力来源，考虑达到临界条件时物体所处的状态，即临界速度、临界角速度，然后分析该状态下物体的受力特点，结合圆周运动的知识，列方程求解．通常碰到的是涉及如下三种力的作用：(1)与绳的弹力有关的临界问题此类问题要分析绳恰好无弹力这一临界状态下的角速度(或线速度)．(2)与支持面弹力有关的临界问题此类问题要分析恰好无支持力这一临界状态下的角速度(或线速度)．(3)因静摩擦力而产生的临界问题此类问题要分析静摩擦力达到最大时这一临界状态下的角速度(或线速度)．例3某游乐场里的赛车场地为圆形，半径为100 m，一赛车与车手的总质量为100 kg，轮胎与地面间的最大静摩擦力为600 N．(g取10 m/s2)(1)若赛车的速度达到72 km/h，这辆车在运动过程中会不会发生侧滑？(2)若将场地建成外高内低的圆形，且倾角为30°，赛车的速度为多大时，车手感觉不到自己有相对车的侧向的运动趋势？例4如图4所示，水平转盘的中心有一个光滑的竖直小圆孔，质量为m的物体A放在转盘上，物体A到圆孔的距离为r，物体A通过轻绳与物体B相连，物体B的质量也为m.若物体A与转盘间的动摩擦因数为μ，则转盘转动的角速度ω在什么范围内，才能使物体A随转盘转动而不滑动？(已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g)1．(离心运动)在水平公路上行驶的汽车，当汽车以速度v 运动时，车轮与路面的静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图5所示的圆形路径(虚线)运动．如果汽车转弯速度大于v ，则汽车最有可能沿哪条路径运动？( ) A ．Ⅰ B ．Ⅱ C ．Ⅲ D ．Ⅳ2．(离心运动的应用及分析)(多选)洗衣机脱水的原理是利用了离心运动把附着在衣服上的水分甩干．如图6是某同学用塑料瓶和电机等自制的脱水实验原理图，但实验发现瓶内湿毛巾甩干效果不理想，为了能甩得更干，请为该同学设计改进建议( ) A ．增加转速 B ．减小转速 C ．增大塑料瓶半径D ．减小塑料瓶半径3．(离心运动的分析)(多选)如图7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 ，与转台间的动摩擦因数相同．当转台旋转时，下列说法中正确的是( )A ．若三个物体均未滑动，则C 物体的向心加速度最大B ．若三个物体均未滑动，则B 物体受的摩擦力最大C ．若转速增加，则A 物体比B 物体先滑动D ．若转速增加，则C 物体最先滑动4．(汽车在水平路面上的转弯)高速公路转弯处弯道圆半径R ＝100 m ，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ＝0.225.若路面是水平的(假设最大静摩擦力可近似看做与滑动摩擦力相等，g 取10 m/s 2)．问： (1)汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所允许的最大速度v m 为多大？ (2)当速度超过v m 时，将会出现什么现象？5．(圆周运动的临界问题)如图所示，水平转盘上放有一质量为m 的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r ，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：(重力加速度为g )(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度． (2)当角速度为3μg2r时，绳子对物体拉力的大小．。

离心现象的原理和应用简介离心现象是指物体在离心力作用下产生的偏离轨迹的现象。

离心现象广泛应用于许多工程和科学领域，本文将介绍离心现象的基本原理和常见的应用。

原理离心现象的原理基于离心力的作用。

离心力是指物体在旋转体上运动时，由于离开旋转中心而产生的向外的力。

它与物体的质量和运动速度有关，可以用以下公式表示：F = m * v^2 / r其中，F表示离心力，m表示物体的质量，v表示物体的速度，r表示离旋转中心的距离。

根据这个公式可以看出，离心力与速度的平方成正比，与离旋转中心的距离的倒数成正比。

这意味着，离心力会随着速度的增加而增加，同时离旋转中心的距离越大，离心力也越大。

离心现象的原理可以用以下几点来总结：1.对于旋转体上的物体，速度越大，离心力越大。

2.对于相同的速度，离旋转中心的距离越大，离心力越大。

3.离心力的方向指向远离旋转中心的方向。

应用离心现象在工程和科学领域有许多重要的应用。

以下是一些常见的应用示例：1. 离心机离心机是运用离心现象工作的一种设备，广泛应用于化学、生物、医学等领域。

离心机通过产生高速旋转，利用离心力分离物质中的固体颗粒或液体成分。

离心机的不同部分可以用离心力的强度和方向的变化来分离不同的物质。

2. 离心泵离心泵是利用离心力将液体推送到较远距离的一种设备。

离心泵通过高速旋转叶片产生离心力，使液体沿着泵的轴线方向移动。

离心泵的设计可以根据需求来调整离心力的大小和方向，适应不同的工作条件。

3. 自动洗衣机自动洗衣机利用离心现象来进行洗涤和脱水。

在洗涤过程中，自动洗衣机通过旋转内筒生成离心力，使水和洗涤剂充分混合，并通过摩擦来清洗衣物。

在脱水过程中，洗衣机通过高速旋转产生离心力，使衣物快速脱水。

4. 离心浓缩器离心浓缩器是一种常用的分离和浓缩溶液的设备。

离心浓缩器通过产生高速旋转，利用离心力将溶液中的溶质分离出来，并实现溶液的浓缩。

离心浓缩器广泛应用于化学、制药、食品等领域。

离心现象及其应用简介离心现象是指液体在旋转状态下，由于离心力的作用而产生和表现出的一系列现象。

离心现象在众多领域中有着广泛的应用，特别在化学、生物学、医学和工程技术等领域中发挥着重要的作用。

本文将介绍离心现象的基本原理和相关应用。

离心现象的原理离心现象的基本原理是液体在旋转过程中由于离心力的作用，产生浓度梯度，使得较重的物质向离心轴（旋转中心）靠拢，而较轻的物质则远离离心轴。

基于这一原理，离心现象常用于分离混合物中的不同成分、富集某些物质以及测量和研究物质的性质等。

离心技术在生物学中的应用离心技术在生物学研究中扮演着至关重要的角色。

离心机是生物学实验室的常见工具之一，其应用包括但不限于以下几个方面：分离细胞和细胞器离心机通过不同的离心力和离心时间，可将细胞和细胞器以不同速度沉降到不同层次，从而实现其分离和富集。

这对于研究细胞结构和功能、提取细胞器以及制备纯化蛋白质等都具有重要意义。

提取核酸和蛋白质离心技术可用于蛋白质和核酸的提取和纯化过程中。

通过离心，可以将细胞破碎后的混合物离心沉淀，从而得到目标物质。

这为研究基因组学和蛋白质组学提供了有效方法。

分析血液和尿液中的成分离心技术也被广泛应用于临床实验室中。

通过离心可将血液和尿液样品分离成红细胞、白细胞、血小板等不同组分，进而进行相关的分析和检测。

这有助于临床医学的诊断和治疗。

离心技术在化学中的应用离心技术在化学领域中有着多样的应用。

以下是一些例子：分离液体中的杂质离心机可以用于分离液体中的悬浮物或杂质。

通过离心，悬浮物会沉降到管底，使得上清液呈现较高的纯度。

这在制备纯化试剂和分析化学中非常常见。

分离合成产物离心技术可以用于分离化学合成反应中的产物。

通过调整离心参数，可将反应混合物中的产物与废料分离，从而得到纯净的产物。

这对于合成有机化合物和药物研发非常重要。

富集稀有元素和溶解物离心技术可以用于富集溶液中的稀有元素和溶解物。

通过调整离心条件，将目标物质富集到一定位置，从而实现有效提取和分离。