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第2章研究圆周运动2．4研究离心现象及其应用第2章研究圆周运动1．知道什么是离心运动．2．知道物体做离心运动的条件．(重点)3．了解离心运动的应用和防止．一、生活中的离心现象1．汽车转弯时，乘客有被向___甩出去的倾向，这是一种离心现象．2．洗衣机的甩干筒工作时，转速___时容易甩干衣物，其原理是利用了__________．外高离心现象3．赛车或汽车在转弯处冲出正常行驶道路的物理原因是__________．4．离心现象：做圆周运动的物体，在某种情况下会脱离圆周做离开圆心的运动，这种现象称为离心现象．二、为什么会产生离心现象1．研究离心现象(1)保持细线长度不变，塑料块做圆周运动的转速越___时，离心现象越强烈；(2)保持塑料块做圆周运动的转速不变，细线越___时，离心现象越强烈．离心现象大长2．分析产生离心现象的原因(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向，物体将做______________；(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，物体将做______________；(3)假设运动中合外力F减小了，即FF向，此时F不足以提供物体做圆周运动的向心力，物体将做__________；匀速圆周运动匀速直线运动离心运动(4)原因细解：做圆周运动的物体，由于本身的______，总有沿着圆周______方向飞去的倾向，只是由于________的作用，而被限制着沿圆周运动．若提供向心力的合外力消失或所受到的指向圆心的合外力小于所需向心力时，物体便沿着所在位置的______方向飞出或者沿__________飞离圆周，这时就出现了离心现象．三、离心现象的应用1．应用：水泥涵管的制作，离心式水泵，离心式真空泵等．2．防止：车辆转弯时要减速．惯性切线向心力切线某一曲线(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)离心运动是物体惯性的表现．()××√对离心运动的理解项目理解离心运动的条件当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出．当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力时，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去项目理解离心现象的本质——惯性的表现做匀速圆周运动的物体，由于本身具有惯性，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项目理解离心运动的受力特点物体做离心运动并不是物体受到离心力的作用，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，实际并不存在项目理解合力与向心力的关系(1)若F合＝mω2r或F合＝mv2/r，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”(2)若F合mω2r或F合mv2/r，物体做半径减小的近心运动，也就是“提供”大于“需要”(3)若F合mω2r或F合mv2/r，外力不足以将物体拉回到原轨道上而做离心运动，即“提供”小于“需要”(4)若F合＝0，则物体做匀速直线运动下列关于离心现象的说法中正确的是()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]解答本题时应注意以下两个方面：(1)物体做离心运动的条件；(2)做匀速圆周运动的物体，向心力突然消失时的运动方向．[解析]离心力和向心力都是根据效果命名的，做匀速圆周运动的物体所需的向心力，是它所受的某个力或几个力的合力提供的，它并不受向心力和离心力的作用．它之所以产生离心现象是由于F合＝F向mω2r，故A错．物体做匀速圆周运动时，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]C(1)离心运动并不是受“离心力”的作用产生的运动，而是物体提供的力不足以提供向心力．(2)离心运动并不是沿半径方向向外背离圆心的运动，其轨迹可以是直线运动，也可以是曲线运动．如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动，若小球在到达P点时F突然发生变化，则下列说法正确的是()A．若F突然消失，小球将沿轨迹a做离心运动B．若F突然变小，小球将沿轨迹a做离心运动C．若F突然变大，小球将沿轨迹b做离心运动D．若F突然变小，小球将沿轨迹c做近心运动解析：选A．若F突然消失，则物体将做匀速直线运动；若F突然变小，当Fmv2r时，物体将做半径变大的离心运动；若F突然变大，当Fmv2r时，物体将做半径变小的近心运动．选项A正确．离心现象的应用如图所示，匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B，它们到转轴的距离分别为rA＝20cm，rB＝30cm．A、B与盘面间的最大静摩擦力均为重力的0．4倍，g取10m/s2．试求：(1)当细线上开始出现张力时，圆盘的角速度ω0．(2)当A开始滑动时，圆盘的角速度ω．(3)当A即将滑动时，烧断细线，A、B所处状态怎样？[思路点拨]解此题的关键是把握最大静摩擦力充当向心力是细绳拉紧、物体滑动的临界条件．[解析](1)由于rB＞rA，当圆盘以ω转动时，物体B所需向心力大，当ω增大到某一数值时，对B的最大静摩擦力不足以提供向心力时，细线开始被拉紧产生拉力，因此kmg＝mω20rB，即ω0＝kgrB＝0.4×100.3rad/s＝3．65rad/s．(2)当A开始滑动时，对B满足kmg＋F＝mω2rB，对A满足kmg－F＝mω2rA，即2kmg＝mω2(rB＋rA)，ω＝2kgrA＋rB＝2×0.4×100.2＋0.3rad/s＝4rad/s．(3)当A即将滑动时，烧断细线，F突然消失，对B来说kmgF向，对A则kmgF向．由此可知B做离心运动，A仍随圆盘做匀速圆周运动．[答案](1)3．65rad/s(2)4rad/s(3)见解析(1)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)要注意离心现象是做圆周运动的物体向心力不足，或失去向心力所致的现象，绝不可以错误地认为离心现象是离心力(本来就不存在离心力)大于向心力的缘故．明确原因才能正确利用离心现象，有效防止离心现象．