离心现象及其应用

高一物理必修二导学案 第二章 第三节 离心现象及其应用（导学案）

编制：李军润 审核：杨玉蓉、刘晋君

班级 第 组 姓名

● 学习目标

（1）知道什么是离心现象。

（2）知道物体做离心运动的条件。

（3）能结合生活中的实例解释离心现象，知道离心运动的应用和危害的防止。

● 预习案（15分钟）

一、教材助读：通过阅读教材完成下列填空

(1)做圆周运动的物体，在所受合外力 或 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)在实际中，利用离心现象工作的机械叫做 。 (3)物体做离心运动的条件。当物体所受的 突然消失或 不足以提供向心力时物体就做离心运动。

(4)离心运动的应用主要有 、 、 等。

(5)离心运动危害的防止的应用主要有 、 、 等。 ● 熟记规律—我思考、我收获

1.物体做离心运动的两种情况

（1）向心力突然消失时，物体沿切线方向飞出。此后物体若不受其他力作用，则物体做直线运动。

（2）当物体所受的合外力不足以提供物体做圆周运动所需向心力时，物体沿某条曲线做逐渐远离圆心的运动。

2.物体做离心运动的条件

(1) 物体做圆周运动时，由各种性质的力提供向心力F 供，由2

2v F m mR R

ω==决定需要的向心力F 需，当=F F 需供时，物体就做圆周运动。

（2）当

（3）当>F F 需供时，物体就做向心运动。

3.物体做离心运动的原因是由于物体有保持运动趋势的“惯性”造成的。

4．离心运动的防止

（1） 汽车转弯时要限速：在水平路面上行驶的汽车，转弯时所需的向心力来源于静摩擦力。如果转

弯时速度过大，所需的向心力F 大于最大静摩擦力2max mR F ω>，汽车将做离心运动而造成交通事故。

因此，在转弯处，车辆行驶不允许超过规定的速率。

（2） 汽车过桥要限速：汽车过桥时的运动轨迹是一个圆周，在桥顶的向心力由重力和桥面的支持力提供，由于向心力的大小不可能超过重力的大小，所以汽车速度也有最大值。

（3） 转动的砂轮和飞轮要限速：高速转动的砂轮和飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮和飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故。

二、预习自测

1．下列说法中，正确的是 ( )

A ．物体做离心运动时，将离圆心越来越远

B ．物体做离心运动时，其运动轨迹一定是直线

C ．做离心运动的物体，一定不受到外力的作用

D ．做匀速圆周运动的物体，因受合力大小改变而不做圆周运动时，将做离心运动

2．关于洗衣机脱水桶的有关问题，下列说法中正确的是( )

A ．如果衣服上的水太多脱水桶就不能进行脱水

B ．脱水桶工作时衣服上的水做离心运动，衣服并不做离心运动

C ．脱水桶工作时桶内的衣服也会做离心运动，所以脱水桶停止工作时衣服紧贴在桶壁上

D ．白色衣服染上红墨水时，也可以通过脱水桶将红墨水去掉使衣服恢复白色

我们思考：脱水桶脱水时，当水滴所受力附着力不足于维持其做圆周运动所需的向心力时，水则脱离衣物使其变干。

3．下列关于骑摩托车的有关说法中，正确的是( )

A ．骑摩托车运动时，不会发生离心运动

B ．摩托车轮胎的破裂是离心运动产生的结果

C ．骑摩托车拐弯时摔倒一定都是离心运动产生的

D ．骑摩托车拐弯时速率不能太快，否则会产生离心运动向圆心的外侧跌倒

探究案

一、共同探究

1.离心现象

例1.（单选）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 .做圆周运动物体所受的外力都突然消失时做背离圆心的圆周运动

C .做圆周运动的物体所受的一切力都突然消失时它将沿切线做直线运动

D .做圆周运动的物体所受的一切力都突然消失时它将做曲线运动

高一物理必修二导学案 2.利用离心现象的实例

例2.在我国发射神舟系列载人飞船之前，宇航员都要进行多项体能训练。其中图所示为离心实验的原理图。可用此实验研究过荷对人体的影响，测定人体的抗荷能力，被测者做圆周运动，图中的直线AB （线AB 与舱底垂直）与水平杆成30角，则被测者对座位的压力是重力的多少倍？

3.离心运动防止的实例 例 3.如图所示，高速公路转弯处弯道圆半径R ＝100 m ，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ＝0.23.若路面是水平的，问汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所许可的最大速率vm 为多大？当超过vm 时，将会出现什么现象？(g ＝9.8 m/s2)

二、总结提升

（1）离心运动发生的条件是物体受到指向圆心方向的合力不足以提供其做圆周运动所需要的向心力。

（2）防止有害的离心运动时要增大向心力或减小圆周运动的速度；

（3）利用离心运动时要减小向心力或增大速度。

三、当堂检测

1．物体做离心运动的条件是 。

2．（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

3．（单选）汽车行驶中和离心运动有关的是( )

A ．汽车开进泥坑里轮胎打滑

B ．汽车通过圆形拱桥

C ．汽车直线行驶时与其他车辆发生碰撞

D ．汽车在转弯时由于速度太快导致翻车

四、课后训练

一、选择题

1．（单选）关于离心运动，下列说法中正确的是( )

A ．做匀速圆周运动的物体不受外力的作用时，做离心运动

B ．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做离心运动

ω A B