高中物理第2章研究圆周运动2_4研究离心现象及其应用教学案14页

　研究离心现象及其应用
[学习目标]1.了解生活中的离心现象.2.理解离心现象产生的原因.3.知道离心现象的危害和
应用.
一、离心现象
1.离心现象：做圆周运动的物体，在所受合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.离心运动的原因：合力突然消失或不足以提供所需的向心力，而不是物体又受到了什么“离
心力”.
3.离心运动的本质：由于物体具有惯性，物体做圆周运动时，总有沿圆周的切线方向飞出的
趋势.
二、离心现象的应用和防止
1.离心现象的应用：离心干燥器、洗衣机的脱水筒、离心分离器、水泥涵管的制作、离心式
水泵.
2.离心现象的防止：转弯限速、砂轮加防护罩等.
[即学即用]
1.判断下列说法的正误.
(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.(√)
(4)离心运动的运动轨迹一定是直线.(×)

2.下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是(　　)
A.水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出
B.水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出
C.水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
D.水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出
答案　D
解析　物体做离心运动是因为实际所受合力小于所需向心力，物体沿切线方向飞出，故 D正
确.

一、离心现象的理解
[导学探究]　设质量为 m 的物体，沿半径为 R 的圆周做匀速圆周运动，线速度为 v，运动中
受到指向圆心的外力的合力为 F，如图 1所示.
图 1
(1)如果合外力 F恰好等于向心力，即 F＝F 向心，物体将怎样运动？
(2)如果运动中合外力 F突然消失，即 F＝0，物体将怎样运动？
(3)假设运动中合外力 F 减小了，即 F<F 向心，以致它不足以提供做线速度为 v、半径为 R 的
圆周运动所需的向心力，你能推测出物体的运动轨迹吗？
答案　(1)物体做匀速圆周运动.
(2)物体沿切线方向做匀速直线运动.
(3)物体做曲线运动，离圆心的距离越来越远.
[知识深化]
1.对离心运动的理解
(1)离心运动并非沿半径飞出的运动，而是运动半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运
动.
(2)离心运动的本质是物体惯性的表现，并不是受到了“离心力”的作用.
2.合外力与向心力的关系：
做离心运动的物体并非受到离心力的作用，而是合力不足以提供向心力的结果.具体来看合力
与向心力的关系如图 2所示：
图 2
(1)若 F 合＝mrω2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＞mrω2或 F 合＞
mv2
r
，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＜
mv2
r
，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，物体做离心运动，即“需
要”大于“提供”或“提供不足”.
(4)若 F 合＝0，则物体沿切线方向做直线运动.
例 1　如图 3所示是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一
个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动.关于摩托车滑动的问题，下列论述正确
的是(　　)
图 3
A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用
B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力
C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去
D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去
答案　B
解析　摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A 项错误；摩托车
正常转弯时可看做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明提供的向心
力即合力小于需要的向心力，B 项正确；摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做
离心曲线运动，C、D项错误.
针对训练　用绳子拴一个小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当绳子突然断了以后，小
球的运动情况是(　　)
A.沿半径方向接近圆心 B.沿半径方向远离圆心
C.沿切线方向做直线运动 D.仍维持圆周运动
答案　C
解析　当绳子断了以后，向心力消失，小球做离心运动，由于惯性，小球沿切线方向做直线
运动，选项 A、B、D错误，选项 C正确.
二、离心现象的应用和防止
[导学探究]　(1)请简述洗衣机脱水的原理...