5.7离心现象及其应用
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5.7离心现象及其应用
教学目标
(1)知道知道什么是离心现象。
(2)知道物体做离心现象运动的条件。
(3)知道离心现象的一些应用和可能带来的危害。
教学过程
漏水的“水流星”,为什么这个“水流星”在运动过程中会有水洒出来
呢?通过这节课的学习,我们会便会有个明确的答案。
一、离心现象 学生阅读教材
1、定义: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,就会逐渐远离圆心,这种现象称为
离心现象。我们也把物体的这样一种远离圆心的运动称为离心运动。
由离心现象的定义,你知道为什么会出现这种离心现象呢?
2.产生离心现象的原因 离心现象的本质——物体惯性的表现
已经知道物体能做匀速圆周运动是因为受到了向心力的作用,那
么,这种远离圆心的离心现象是否是受到了所谓的“离心力”的作用呢?
其实,产生离心现象的时候,物体根本没有受到什么“离心力”的作
用,现象的产生,依然和向心力有关。
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、离心运动的条件 当需求的向心力大于所提供的向心力(半径方向的合外力)时物体将做离心运动。当需求的向心力等于所提供的向心力(半径方向的合外力)时物体做圆周运动。当需求的向心力等于所提供的向心力(半径方向的合外力)时物体做向心运动。当F= 0时, 物体沿切线方向飞出
对于以上内容,可参照下图进行分析。
解释上课时的实验现象:其实瓶子的底部有个小孔,当我们使这
个“水流星”做圆周运动,且速度比较大时,水的重力不足以提供它做圆
周运动的向心力。而这时由于底部有孔,瓶子又不能给这部分水提供弹
力,所以对这部分水而言,它所能获得的向心力比它所需要的向心力要
小,因此做离心运动,从小孔中洒出来。
三、离心运动的应用和防止
1、应用
(1)离心干燥器:链球、脱水筒、离心分离器、无缝钢管的生产、离
心水泵等
(2)用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 ,离心沉淀器。
(3)棉花糖的产生。砂糖先高温溶化成液态再被甩出即成棉花状。
(4)洗衣机的脱水筒
如果一个物体原来是做着圆周运动的,那我们有什么办法可以使它
做离心运动呢?措施:a、增大v; b、减小F合2、离心运动的防止
(1)汽车拐弯时的限速,车辆转弯时为什么要设立限速标志?
(2)高速旋转砂轮的限速。在砂轮的外侧加一个防护罩?
那我们应该采取什么措施去防止这些危害呢?措施:a、增大F合;
b、减小v
三 探究活动:
1、汽车、自行车等在水平面上转弯时,为什么速度不能过大?
2、滑冰运动员及摩托车运动员在弯道处的姿势,并分析其受力情
况?
3、展示“魔盘”娱乐设施的动画资料,讨论:“魔盘”上的人所需向心
力由什么力提供?为什么转速一定时,有的人能随之一块做圆周运动,
而有的人逐渐向边缘滑去?用提供的力与需要的向心力的关系角度解
释。对离心运动的进一步理解
⑴ 做圆周运动的质点,当合外力消失时,它就以这一时刻的线速度
沿切线方向飞去。
⑵ 做离心运动的质点是做半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的
运动,它不是沿半径方向飞出。
⑶ 做离心运动的质点不存在所谓的“离心力”作用,因为没有任何物
体提供这种力(不管是以是什么方式命名的力,只要是真实存在的,一
定有施力物体)。
⑷ 离心运动的运动学特征是逐渐远离圆心运动,动力学特征是合外
力消失或不足以提供所需要的向心力。
3.离心运动本质:
(1)离心现象的本质是物体惯性的表现
2)离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象
4.离心运动的特点 :
(1)做圆周运动的质点,当合外力消失时,它就以这一时刻的线
速度沿切线方向飞去.
(2)做离心运动的质点是做半径越来越大的运动或沿切线方向飞
出的运动,它不是沿半径方向飞出.
(3)做离心运动的质点不存在所谓的“离心力”作用,因为没有任
何物体提供这种力 .
用细绳系一小木块,使其在水平面做圆周运动,在运动过程中用火
烧断细绳,观察细绳被烧断后小木块的运动。通过实验现象思考造成的
原因是什么,使学生明白:形成离心现象的原因是物体具有惯性的缘
故。也就是说做圆周运动的物体有沿圆周切线飞出做直线运动的趋势。
在旋转平台上滴几团墨水,平台转速小时,墨水尚能随平台做匀速
圆周运动;当平台转速增大达到一定转速时,墨水团呈如图所示形状,
墨水团也做一种离心运动
“前面转弯,请乘客站端扶好。”
转动系统中的惯性力
简称惯性离心力,这个惯性力的方向总是指向远离轴心的方向.它
的大小等于物体的质量m与非惯性系相对于惯性系的加速度大小的乘
积.如果在以角速度叫转动的参考系中, 质点到转轴的距离为
假若物体相对于匀速转动参考系以一定速度运动,则物体除了受慢
性离心力之外,还要受到另一种惯性力的作用,这种力叫做科里奥利
力,简称科氏力,这里不作进一步的讨论.