1、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 突然消失或不足以提供圆周运动所 需 的情况下，就做逐渐远离 的运动，这种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 消失或不足以提供 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：一是由于合外力不足以提供物体 做圆周运动所需的 ，物体的运动轨迹是逐渐 圆心的渐开线；另一种是合外力 突然消失，物体由于惯性沿外力消失瞬间速度方向做 运动。 3离心现象的应用和防止 （1）利用：在实际生活中，利用离心
2、现象工作的机械叫 ，生活中常见的有 离心分离器、洗衣机的脱水筒等。 （2）危害：离心现象有时也是 ，应设法防止，如： 汽车在转弯（尤其在下雨天）时冲出车道而发生事故，因此在转弯处安装限速的 警示牌。 高速转动的砂轮或飞轮在高速转动时容易飞出而伤人，因此在砂轮的外侧加一个 保护罩。 4(单选)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 5(双选)在下列哪几种情况下，原来做圆周运动的物体将产生离心运动( ) A物体所受的合外力突然消失 B物体所受的合外力突然增强 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
3、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 （）离心机械（2）有害的 4C.5AC 课堂互动探究 知识点 1：离心现象 新知探究 在北京时间 8 月 11 日凌晨结束的 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 的成绩获得铜牌。张文秀连续两届奥运会获得铜牌，成为中国第一位连续两 届奥运会获得奖牌的田径运动员。图 231 所示为链球运动员张文秀投掷链球时情景。 请思考下列问题 (1)运动员未松手前链球做 运动. (2)运动员松手后链球做 运动. 图 231 答案：(1)圆周运动 (2)离心运
4、动 重点归纳 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，就会做逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象 2离心运动的实质物体惯性的表现 做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着圆周切线方向运动，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
5、，而是运动半径越来越大 . 3离心运动的受力特点 物体做离心运动并不是受到“离心力”作用(“离心力”实际上是不存在的)，而是提 供的向心力太小或突然消失的缘故 4理解离心运动的条件 (1)向心力的作用效果是改变物体的运动方向，如果向心力突然消失，则物体的速度 方向不再变化，由于惯性，物体将沿切线方向飞出去，它不是沿半径方向飞出 (2)如果提供的向心力太小，虽然物体的速度方向仍在变化，但变化较慢，因此物体 会偏离原来的圆周而做离心运动，其轨迹为圆周和切线间的某一条曲线 5.离心运动轨迹的理解： 分析物体是做圆周运动、离心运动还是向心运动，要看外界提供的向心力与物体做圆 周运动所需要的向心力的关系
6、 (1)当 F m 2r 时，物体做匀速圆周运动； (2)当 F0 时，物体沿切线方向飞出； (3)当 F m 2r 时，物体逐渐远离圆心； (4)当 F m 2r 时，物体逐渐靠近圆心 图 232 【例 1】(双选)一个粗糙的水平转台以角速度 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 ，物块将沿切线方向飞出 B若增大角速度 ，物块将沿曲线逐渐远离圆心 C若减小角速度 ，物块将沿曲线逐渐靠近圆心 D若减小角速度 ，物块仍做匀速圆周运动 解析：物体恰能随转台一起转动，说明此时充当向心力的摩擦力恰好能够保证物体做 圆周运动
7、如果增大角速度 ，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 ，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 答案：BD 触类旁通 1下列关于离心现象的说法正确的是( ) 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消失时，它将沿切线方向做直线运 动 D做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线方向做曲线运 动 解析：当 F m 2r 时，物体逐渐远离圆心，产生离
8、心现象，离心力不存在，故 A 错； 当 F0 时，物体沿切线方向飞出，做直线运动，故 C 对、BD 错。 答案:C 知识点 2：离心现象的应用与防止 新知探究 任何事物都有两面性，离心运动也不例外，也存在利与弊，我们应该如何对待离心运 动？ 图 233 探究 1：如图 233 左为洗衣机的脱水桶，当脱水桶转得比较慢时，水滴与衣服的 附着力 F 足以提供所需的向心力，水滴做圆周运动；当脱水桶转得比较快时，附着力 F 不 足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，穿过脱水桶孔，飞到桶外洗衣机的脱水 是 离心运动。 探究 2：如图 233 右是砂轮防护罩，砂轮防护罩的功能是在不影响加工作业情况 下，
9、将人员与运动砂轮隔离，并当砂轮破坏时，有效地罩住砂轮碎片，保障人员安全。砂 轮防护罩等是 离心运动的危害 答案:利用，防止。 重点归纳 1离心现象应用：利用离心运动制成的离心机械，如离心干燥器、洗衣机的脱水筒 等. 2离心现象防止：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大；二是把路面筑成外高内低的斜坡以增大向心力在水平公 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 【例 2】(双选)
10、洗衣机的甩干桶在转动时有一衣物附着在桶壁上，此时( ) A衣服受到重力、桶壁的弹力和摩擦力 B衣服随桶壁做圆周运动的向心力是摩擦力 C桶壁的弹力随桶的转速的增大而增大 D桶壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大 解析：衣服受到重力、桶壁的弹力和摩擦力，选项 A 正确衣服在弹力充当的向心力 作用下做圆周运动，B 错误转速增大，向心力增大，即弹力增大，C 正确摩擦力与重力 是一对平衡力，因此 D 错误 答案：AC 触类旁通 2(双选)为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以( BC ) 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 解
11、析：汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象是一种离心运动，当 F m 2r m 时，物体做离心运动；防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”就要减 v2r 小汽车转弯时的速度或增大汽车与路面间的摩擦，使 F m 2r m ，故 BC 对、AD 错。 v2r 方法技巧易错易混实验透视 易错易混 1.离心运动本质： （）离心现象的本质是物体惯性的表现 （）离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象 2.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
12、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 【例 3】下列关于离心现象的说法中，正确的是( D ) A当物体所受到的离心力大于向心力时，产生离心现象 B做圆周运动的物体，当它所受的一切力突然消失后，物体才做离心运动 C离心运动就是物体背离圆心方向的运动 D离心运动是当物体做圆周运动时，所受到向心力不足以提供所需要的向心力而远 离圆周轨道的运动 解析：当物体实际向心力消失或小于所需向心力时，物体做远离原圆周轨道的运动 答案:D 触类旁通 3关于离心运动，下列说法中正确的是( D ) A物体突然受到向心力的作用，将做离心运动 B物体突然受到离心力的作用，将做离心运动 C
13、做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化就做离心运动 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变小时将做离心运动 解析：当物体做圆周运动时，其所受合外力突然消失或不足以提供所需的向心力时， 物体将做离心运动 答案:D 随堂练习 一、单项选择题 1做离心运动的物体，关于速度变化正确的是( B ) A速度大小可能不变，方向一定变化 B速度的大小和方向可能均不变 C速度的大小一定变化，方向可能不变 D速度的大小和方向一定变化 解析：当物体所受的合外力突然消失时，物体将保持原有的运动状态沿圆周切线方向 飞出 2小李为使雨伞上的雨滴甩掉，他让雨伞在水平方向上匀速旋转，下列说法正确的 是
14、( B ) A当转速一定时，越靠近伞柄中央的雨滴越容易甩掉 B当转速一定时，越靠近雨伞边缘的雨滴越容易甩掉 C当转速一定时，不论是在雨伞边缘还是在伞中央的雨滴同样容易甩掉 D以上情况均有可能 解析：由 Fn m(2 n)2r 及伞对雨滴的吸附力一定时，当 r 越大，所需向心力越大， 而吸附力 F 一定，可知选项 B 对 3物体做离心运动时，它的加速度( B ) A一定变为零 B可能变为零 C一定不变 D可能保持不变 解析：物体做离心运动的条件是：合外力突然消失或所受合外力不足以提供做圆周运 动所需的向心力，故可能有加速度，也可能无加速度，选项 B 正确 二、双项选择题 4对下列运动情况描述正确
15、的是( AC ) A若物体做匀速圆周运动时向心力突然消失，物体将沿切线方向直线飞出 B若物体做匀速圆周运动，物体的实际向心力 Fm 2r 时，物体将向圆心方向靠近， 做近心运动 D以上说法均不正确 解析：当做匀速圆周运动的物体向心力突然消失时将沿切线方向飞出做直线运动；当 物体所受的实际向心力小于所需的向心力时，物体将远离原轨道做曲线运动；当物体所受 的实际向心力大于所需的向心力时，物体将向圆心方向靠近，做近心运动 5为了防止物体做离心运动而造成损失，下列哪些做法是正确的( AC ) 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
16、制成“棉花糖” 解析：汽车在水平路面上转弯时速度过大，路面对汽车的摩擦力不足以提供汽车转弯 所需的向心力，汽车出现“打滑”的现象，为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑” 的现象，转弯时要限制速度，故 A 对；洗衣机转动给衣服脱水和将砂糖熔化，在有孔的盒 子中旋转制成“棉花糖”是离心运动的利用，故 B、D 错；砂轮、飞轮等超过允许的最大转 速时 F m 2r， 他们将做离心运动，发生事故，故 C 对； 6下列关于离心现象的说法中，正确的是( D ) A当物体所受到的离心力大于向心力时，产生离心现象 B做圆周运动的物体，当它所受的一切力突然消失后，物体才做离心运动 C离心运动就是物体背离圆心方
17、向的运动 D离心运动是当物体做圆周运动时，所受到向心力不足以提供所需要的向心力而远 离圆周轨道的运动 解析：当物体实际向心力消失或小于所需向心力时，物体做远离原圆周轨道的运动 课后巩固提升 一、单项选择题 1(2011 年佛山一中月考)如图 234 所示，洗衣机脱水桶在转动时，衣服贴靠在 匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服( B ) 图 234 A受到四个力的作用 B所需的向心力由弹力提供 C所需的向心力由重力提供 D所需的向心力由静摩擦力提供 解析：衣服受到向下的重力、向上的静摩擦力和圆筒内壁对它的指向圆心的支持力共 三个力，所需的向心力由圆筒内壁对它的支持力提供，故 B 对。 2物体做
18、离心运动时，运动轨迹( C ) 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：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，就会做逐渐远离圆心的运动，即当 F0 时，物体沿切线方向飞出，物体做直 线运动；当 F m 2r 时，物体逐渐远离圆心，做曲线运动，故 C 对。 3长短不同的绳子能承受的最大拉力相等，各拴着一个质量相同的小球在光滑的平 面上做匀速圆周运动，那么( C ) A当它们的线速度相同时，长绳易断 B当它们的角速度相同时，短绳易断 C当它们的角速度相同时，长绳易断 D无论怎样，都是短绳易断 解析：由向心力公式 F
19、向 m 2r m 知，当 m、 v 一定时， F 向 ，即短绳易断；当 v2r 1r m、 一定时， F 向 r，即长绳易断，故选项 A、B、D 错，C 对 4盛有质量为 m 的水的水桶以手臂为半径使之在竖直平面内做圆周运动，水随桶转 到最高点需要的向心力为 m 2R，则( B ) A当 m 2Rmg 时，水就洒出来 B当 m 2Rmg 时，水就洒出来 C当 m 2R mg 时，水就洒出来 D以上结论都不对 解析：当重力刚好等于所需的向心力时，水则刚好不洒出；当重力大于所需的向心力 时，水就洒出来，故选项 B 正确 5坐在行驶的公共汽车内的乘客发生与离心运动有关的现象是( D ) A乘客突然向
20、前倾倒 B乘客突然向后倾倒 C乘客上下振动 D乘客因为汽车向左转弯而向右侧倾倒 解析：由于惯性，当车突然转弯时，乘客仍保持原来运动状态，故选项 D 对 6物体 m 用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码 M 相连，并且正在做匀速圆周运动， 如图 235 所示，如果减小 M 的质量，则物体的轨道半径 r、角速度 变化情况是( B ) 图 235 A r 不变， 变小 B r 增大， 减小 C r 减小， 增大 D r 减小， 不变 解析：做匀速圆周运动时， Mg m 2r，当 Mg 减小时， Mgm)，它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的 倍，两物体用一根长为 l(lR)的轻绳连在一起，如图 2310 所示若将甲物体放在转轴上，甲、乙之间连线刚 好沿半径方向被拉直，要使两物体与转盘间不发生相对滑动，则转盘旋转的角速度的最大 值不得超过多少？(两物体均看做质点) 图 2310 解：乙物体做匀速圆周运动，受力分析如答图 231 所示 答图 231 答图 232 由牛顿第二定律： T fm m 2l 甲物体处于平衡状态，受力分析如答图 232 所示 由平衡条件知 fM T0 根据题意有 T T， N mg， N Mg 要使 有最大值， fm N ， fM N ， 联立得 (M m)g m l，则 max .2max M m gml
