魯科版必修二 第4章 第4節(jié) 離心運動 學(xué)案.doc

第4節(jié)離心運動學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.知道什么是離心運動和離心運動產(chǎn)生的條件。2.了解離心機(jī)械的原理。3.了解離心運動的危害及防止，并會分析一些臨界現(xiàn)象。1個概念離心運動1個條件離心運動產(chǎn)生的條件一、離心運動閱讀教材第8182頁“認(rèn)識離心運動”部分，知道離心現(xiàn)象，初步了解產(chǎn)生離心運動的條件。1.定義：做圓周運動的物體，在受到的合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需要的向心力的情況下，將遠(yuǎn)離圓心運動。2.產(chǎn)生條件：合外力突然消失或者不足以提供物體做圓周運動所需要的向心力。思維拓展如圖1所示，鏈球比賽中，高速旋轉(zhuǎn)的鏈球被放手后會飛出。汽車高速轉(zhuǎn)彎時，若摩擦力不足，汽車會滑出路面。圖1(1)鏈球飛出、汽車滑出是因為受到了離心力嗎？(2)物體做離心運動的條件是什么？答案(1)不是，離心力實際并不存在。(2)當(dāng)向心力突然消失或合外力不足以提供所需向心力時，物體做離心運動。二、離心機(jī)械閱讀教材第8283頁“離心機(jī)械”部分，了解常用的幾種離心機(jī)械。有離心分離器、離心鑄造、洗衣脫水筒、離心水泵等。三、離心運動的危害及其防止閱讀教材第83頁“離心運動的危害及其防止”部分，通過實例分析了解離心運動的應(yīng)用與防止。1.危害(1)飛機(jī)攀高或翻飛旋轉(zhuǎn)時，離心運動造成飛行員過荷。(2)汽車在轉(zhuǎn)彎(尤其在下雨天)時沖出車道而發(fā)生側(cè)翻事故。2.防止(1)減小物體運動的速度，使物體做圓周運動時所需的向心力減小。(2)增大合外力，使其達(dá)到物體做圓周運動時所需的向心力。思考判斷(1)做離心運動的物體一定受到離心力的作用。()(2)離心運動是沿半徑向外的運動。()(3)離心運動是物體慣性的表現(xiàn)。()答案(1)(2)(3)對離心運動的理解要點歸納離心運動中合外力與向心力的關(guān)系(1)若f合mr2或f合m，物體做勻速圓周運動，即“提供”滿足“需要”。圖2(2)若f合mr2或f合m，物體做半徑變小的近心運動，即“提供過度”，也就是“提供”大于“需要”。(3)若f合mr2或f合fmax，所以汽車做離心運動，即這輛汽車會發(fā)生側(cè)滑。答案會發(fā)生側(cè)滑能力提升9.雨天在野外騎車時，自行車的后輪胎上常會黏附一些泥巴，行駛時感覺很“沉重”。如果將自行車后輪撐起，使后輪離開地面而懸空，然后用手勻速搖腳踏板，使后輪飛速轉(zhuǎn)動，泥巴就會被甩下來。如圖3所示，圖中a、b、c、d為后輪輪胎邊緣上的四個特殊位置，則()圖3a.泥巴在圖中的a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度b.泥巴在圖中的b、d位置時最容易被甩下來c.泥巴在圖中的c位置時最容易被甩下來d.泥巴在圖中的a位置時最容易被甩下來解析當(dāng)后輪勻速轉(zhuǎn)動時，由ar2知a、b、c、d四個位置的向心加速度大小相等，a錯誤；在角速度相同的情況下，泥巴在a點有famgm2r，在b、d兩點有fbfdm2r，在c點有fcmgm2r。所以泥巴不脫離輪胎在c位置所需要的相互作用力最大，泥巴最容易被甩下來，故b、d錯誤，c正確。答案c10.質(zhì)量為m的小球用線通過光滑的水平板上的小孔與質(zhì)量為m的物體相連，并且正在做勻速圓周運動，如圖4所示。如果減小物體的質(zhì)量m，則小球的軌道半徑r、角速度、線速度v的大小變化情況是()圖4a.r不變，v減小，減小 b.r增大，減小，v減小c.r增大，v不變，增大 d.r減小，不變，v減小解析若減小物體的質(zhì)量m，則線對小球的拉力減小，小球做離心運動，r增大，物體上升，重力勢能增大，小球的動能減小，線速度v減小，由知減小，b正確。答案b11.如圖5所示，有一水平旋轉(zhuǎn)的圓盤，上面放一勁度系數(shù)為k的彈簧，彈簧的一端固定在軸o上，另一端掛一質(zhì)量為m的物體a，物體與盤面間的動摩擦因數(shù)為(視最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)，開始時彈簧未發(fā)生形變，長度為r，求：圖5(1)當(dāng)圓盤的角速度為多少時，物體a開始滑動？(2)當(dāng)圓盤的角速度為2時，彈簧的伸長量為多少？解析當(dāng)圓盤的角速度較小時，則靜摩擦力完全可以提供向心力，當(dāng)圓盤角速度較大時，彈力與摩擦力的合力提供向心力。(1)當(dāng)物體a開始滑動時，由最大靜摩擦力提供向心力，則有mgmr2，故 ，即當(dāng)圓盤的角速度 再增加時，物體a開始滑動。(2)當(dāng)圓盤的角速度為2時，有mgkxm(2)2rrrx由得x。答案(1) (2)12.如圖6所示，一根長0.1 m的細(xì)線，一端系著一個質(zhì)量是0.18 kg的小球，拉住線的另一端，使球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運動。當(dāng)小球的角速度增加到原角速度3倍時，細(xì)線斷裂，這時測得線的拉力比原來大40 n。求：圖6(1)線斷裂的瞬間，線的拉力大??；(2)這時小球運動的線速度大??；(3)如果桌面高出地面0.8 m，線斷后小球飛出去落地點離桌面的水平距離。解析(1)小球在光滑桌面上做勻速圓周運動時受三個力作用：重力mg、桌面彈力n和線的拉力t。重力mg和彈力n平衡。線的拉力等于向心力，ftm2r，設(shè)原來的角速度為0，線上的拉力是t0，加快后的角速度為，線斷時的拉力是t。則tt0291。又tt040 n，所以t05 n，線斷時t45 n。