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第二章圆周运动第三节离心现象及其应用第二章圆周运动1.知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件．2.知道离心运动的应用和危害．一、离心现象做圆周运动的物体，在所受合外力____________或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，物体就会做____________的运动，这种现象称为离心现象．突然消失逐渐远离圆心(1)做离心运动的物体可以沿半径方向运动．()(2)做离心运动的物体一定受到离心力的作用．()提示：(1)×(2)×二、离心现象的应用1.利用____________工作的机械叫做离心机械．如离心干燥(脱水)器、离心____________器、洗衣机的____________、投掷链球等．2.危害与防止：车辆转弯时易出现交通事故，拐弯时应________．离心现象分离脱水筒减速使用体温计测体温前要用手抓住其上端用力甩，将水银柱甩回玻璃泡．可是在大医院里每天要用上千甚至上万支体温计，如果一个个的甩很费时间，这时他们会用如图所示的“体温甩降器”轻松实现，你知道其中的道理吗？提示：是利用的离心现象．对离心现象的理解1.离心现象的实质离心现象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，是受到向心力作用的缘故．从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来．一旦作为向心力的合外力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去．物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于外力不能提供足够的向心力．所谓“离心力”也是由效果命名的，实际并不存在．2.离心现象的条件做圆周运动的物体，一旦提供向心力的外力突然消失，或者外力不能提供足够的向心力时，物体做远离圆心的运动，即离心运动．3.离心现象中运动的速度物体做离心运动时，速度减小或者不变：向心力突然消失时，在不考虑其他力的情况下，物体做惯性运动(匀速直线运动)，速度不变；如果所受向心力不足而做离心运动，且受到的“向心力”与速度的方向成钝角，物体就做减速曲线运动．4.离心现象运动的轨迹离心运动的特点是沿切线飞出做直线运动或逐渐远离圆心做半径越来越大的曲线运动，并不是沿着半径运动．离心运动既可以是直线运动，又可以是曲线运动．5.离心现象合外力与向心力的关系(1)若F合＝mrω2或F合＝mv2r，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．(2)若F合＞mrω2或F合＞mv2r，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F合＜mrω2或F合＜mv2r，则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，则物体做直线运动．物体究竟做圆周运动、近心运动、离心运动还是直线运动，取决于提供的向心力与需要的向心力之间的大小关系．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，它将做曲线运动[思路点拨]当物体所受外力提供的向心力小于它做圆周运动所需要的向心力时，物体做离心运动；若一切外力都消失，应由牛顿第一定律分析它的运动情况．[解析]向心力是以效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需要的向心力，是它所受的某个力或几个力的合力提供的，因此，它并不受向心力的作用，同理，它也不受离心力作用．它之所以产生离心现象是由于F合＜mω2r，故A错．物体在做匀速圆周运动时，若它所受到的力都突然消失，根据牛顿第一定律，它从这时起做匀速直线运动，故C正确，B、D错．[答案]C1.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，如图所示．则关于漩涡形成的原因，下列说法中正确的是()A．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．由于水做离心运动的原因解析：选D.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，当其向心力大于所受合外力时，即做离心运动，故选项D正确．离心现象的应用与防止1.应用离心干燥器、洗衣机的脱水筒、离心分离器等．例如：洗衣机脱水筒在甩干时，正是利用了水滴的离心运动．脱水筒转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动．当脱水筒转得比较快时，附着力F不足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，穿过筒上的小孔，飞到孔外．2.防止转弯限速、砂轮加防护罩等．例如：汽车转弯时要防止离心运动的发生．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间的静摩擦力提供．如果转弯时速度过大，所需向心力F向大于最大静摩擦力fmax，汽车将做离心运动而易造成交通事故．因此，在公路弯道处车辆行驶不允许超过规定的速度．3.常见的几种离心运动项目实验图原理图现象及结论洗衣机脱水筒当水滴跟衣物的附着力F不足以提供向心力时，即F＜mω2r，水滴做离心运动而离开衣物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fmax＜mv2r，汽车做离心运动项目实验图原理图现象及结论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(多选)下列哪些现象或做法是为了防止物体产生离心运动()A．汽车转弯时要限定速度B．洗衣机脱水筒转动给衣服脱水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”[解析]汽车转弯时要限定速度和转速较高的砂轮半径不宜太大都是为了防止物体产生离心运动，选项A、C正确；选项B、D是离心运动的应用．[答案]AC2.几个同学交流对一些生活中常见的离心现象的认识．甲说，“洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动．”乙说，“铁轨在弯道处内侧铺得比外侧高，原来就是要防止火车做离心运动．”丙说，“我们坐公共汽车在急速转弯时，要是受到的向心力不够时会挤压车厢．”丁说，“我在游乐园里玩的飞椅转得越快，就会离转轴越远，这也是利用了离心现象．”他们中间有一个同学说法有误，是()A．甲B．乙C．丙D．丁解析：选B.铁轨在弯道处外侧应比内侧铺的高，乙的说法有误．易错易混——对离心运动的条件理解不清造成错误关于离心运动，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[易错分析]本题易错选项及错误原因具体分析如下：易错选项错误原因A项误认为有向心力必定有离心力，当物体受到所谓的“离心力”作用时，才做离心运动B、C项认为物体做匀速圆周运动时合外力等于向心力，提供向心力的合外力的数值发生变化时做离心运动，忽视物体做离心运动的条件是F合＜mω2r或者F合突然消失[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(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“需求”．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，或合力突然消失所致的现象，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“向心运动”．