高中物理鲁科版第四章匀速圆周运动4离心运动2023版第4章第4节离心运动.docxVIP

第4节离心运动

学习目标

知识脉络

1.知道离心运动及其产生的条件，运用所学知识分析生活、生产中的离心现象．(重点、难点)

2．通过生活现象了解离心运动的实例．

3．通过实例分析了解离心运动的应用与防止．(难点)

离心运动与离心机械

eq\o([先填空])

1．定义

做圆周运动的物体，在所受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时，物体就做逐渐远离圆心的运动，称为离心运动．

2．发生条件

合外力突然为零或者不足以提供圆周运动所需的向心力．

3．离心机械

(1)离心分离器；

(2)离心铸造；

(3)洗衣机脱水筒；

(4)离心水泵．

eq\o([再判断])

1．物体做离心运动后，速度一定增大．(×)

2．物体做离心运动后，一定做直线运动．(×)

3．物体做离心运动时F向eq\f(mv2,R).(√)

eq\o([后思考])

如图4-4-1所示，雨天，当你旋转自己的雨伞，将会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出，你能说出其中的原因吗？

图4-4-1

【提示】伞面上的雨滴由于受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力，由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出．

eq\o([合作探讨])

如图4-4-2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．请思考：

图4-4-2

探讨1：链球飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗？

【提示】不是．是因为向心力不足或消失．

探讨2：物体做离心运动的条件是什么？

【提示】物体受的合外力消失或小于圆周运动需要的向心力．

eq\o([核心点击])

1．离心运动的实质：离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到指向圆心的力．

2．离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力．

3．离心运动、近心运动的判断：物体做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(meq\f(v2,r)或mrω2)的大小关系决定．(如图4-4-3所示)

图4-4-3

(1)若F＝mrω2(或meq\f(v2,r))即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动．

(2)若F＞mrω2(或meq\f(v2,r))，即“提供”大于“需要”，物体做半径变小的近心运动．

(3)若F＜mrω2(或meq\f(v2,r))，即“提供”不足，物体做离心运动．

(4)若F＝0，物体做离心运动，并沿切线方向飞出．

1．如图4-4-4所示，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是()

图4-4-4

A．F突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动

B．F突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动

C．F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动

D．F突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心

【解析】F突然消失时，小球将沿该时刻线速度方向，即沿轨迹Pa做离心运动，选项A正确；F突然变小时，小球将会沿轨迹Pb做离心运动，选项B、D均错误；F突然变大时，小球将沿轨迹Pc做近心运动，选项C错误．

【答案】A

2．物体m用细绳通过光滑的水平板上的小孔与装有细沙的漏斗M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图4-4-5所示，如果缓慢减小M的质量，则物体的轨道半径r、角速度ω变化情况是()

【导学号

图4-4-5

A．r不变，ω变小 B．r增大，ω减小

C．r减小，ω增大 D．r减小，ω不变

【解析】细绳拉力提供物体m做圆周运动需要的向心力，当缓慢减小M时，对m的拉力减小，拉力不足以提供向心力，物体m做离心运动，运动半径r增大，由牛顿第二定律得Mg＝T＝mω2r，因为细绳拉力T减小，半径r增大，因此ω减小，选项B正确．

【答案】B

3．如图4-4-6所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝m，离水平地面的高度H＝m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2.求：

图4-4-6

(1)物块做平抛运动的初速度大小v0.

(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.

【解析】(1)物块做平抛运动，竖直方向有H＝eq\f(1,2)gt2 ①

水平方向有s＝v0t ②

联立①②两式得v0＝seq\r(\f(g,2H))＝1m/s. ③

(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有

μmg＝meq\f(v\o\al(2,0),R) ④

联立③④得μ＝eq