新教材同步系列2024春高中物理第二章圆周运动第四节离心现象及其应用课件粤教版必修第二册

第二章圆周运动第四节离心现象及其应用学习目标学法指导1．知道离心运动，会分析离心运动发生的原因2．理解物体做离心运动的条件3．会用所学知识解决生产、生活中的离心运动问题1．理解离心运动概念、掌握离心运动条件2．会用所学知识解决生产、生活中的离心运动问题3．掌握离心运动在实际中的应用、危害与防止措施知识导图课前·自主预习1．离心现象的概念做圆周运动的物体，在所受合力________或________提供做圆周运动所需要的向心力的情况下，就会做逐渐________的运动，这种现象称为离心现象．2．离心现象的条件做圆周运动的物体所受外力提供的向心力________它做圆周运动所需要的向心力或向心力突然消失，物体做离心运动．离心现象突然消失不足以远离圆心小于1．离心干燥器的原理将湿物体放在离心干燥器的金属网笼里，当网笼转得较快时，水滴的附着力________提供所需的________，水滴就做离心运动，穿过网孔，飞离物体，因而使物体甩去多余的水分．2．离心分离器使试管内的浑浊液体随试管快速转动，其内所含的不溶于液体的____________快速沉淀下来．离心现象的应用不足以向心力固体微粒关于离心运动，下列说法正确的是(

)A．物体突然受到向心力的作用，将做离心运动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将做离心运动C．做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化，就将做离心运动D．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或变小时将做离心运动【答案】D

【解析】所有远离圆心的运动都是离心运动，只要合力小于需要的向心力即可，不一定为零，故A错误；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向心运动，故B错误；做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化就会偏离圆轨道，但可能是向心运动，故C错误；做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动，故D正确．课堂·重难探究1．离心运动受力特点离心运动的理解2．常见的离心运动比较实物图原理图现象与结论洗衣机脱水筒当衣物对水滴的附着力F不足以提供向心力，即F<mω2r时，水滴将做离心运动而离开衣物比较实物图原理图现象与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，水银柱做离心运动进入玻璃泡内例1

(2023年中山一中段考)在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛．比赛过程中运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而甩离正常比赛路线．如图所示，圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看作质点)，下列说法正确的是(

)A．若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧B．发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力C．发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心D．发生侧滑是因为运动员的速度过大，受到的合力不够提供向心力【答案】D

【解析】若在O点发生侧滑，若向心力突然消失，则沿切线Oa运动，而现在是由于所提供的向心力小于所需要的向心力，因此滑动方向沿Oa与Ob之间，故A错误；运动员发生侧滑是因为运动员受到的合力指向圆心并小于所需要的向心力，故B、C错误，D正确．变式1

如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化．下列关于小球运动情况的说法正确的是

(

)A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做向心运动【答案】A

【解析】在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，当拉力消失，物体受合力为零，小球将沿切线方向做匀速直线运动，故A正确；当拉力减小时，将沿Pb轨道做离心运动，故B、D错误；当拉力增大时，将沿Pc轨道做近心运动，故C错误．例2

(2023年珠海质检)一半径为r＝0.2m的直筒洗衣机内有一件质量为m＝0.5kg的衣服(如图乙中小物块)，衣服贴着内壁跟随圆筒以角速度ω＝20rad/s绕中心轴做匀速圆周运动，重力加速度g取10m/s2，若此时衣服恰好不下滑，求：(1)衣服对桶壁的压力大小；(2)衣服与桶壁之间的摩擦因数．离心现象的应用变式2

雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会黏附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”．如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手加速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来，如图所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则(

)

A．泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度B．泥巴在图中b、d位置时最容易被甩下来C．泥巴在图中c位置时最容易被甩下来D．泥巴在图中a位置时最容易被甩下来【答案】C离心运动问题的分析思路1．对物体进行受力分析，确定提供给物体向心力的合力F合．核心素养应用科学态度与责任1．离心运动的危害(1)由于离心现象，车辆转弯时易出现交通事故，因此过弯道时，需要对车辆进行限速．(2)高速旋转的砂轮或飞轮破裂，会因碎片飞出造成事故，所以对转动的物体要限定转速．(3)飞机攀高或翻飞旋转时，离心运动造成飞行员超重．(4)汽车在转弯(尤其在下雨天)时冲出车道而发生事故．2．离心运动的防止(1)减小物体运动的速度，使物体做圆周运动时所需的向心力减少．(2)增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力．例3

(多选)(2023年潮州松昌中学期中)公路急转弯处通常是交通事故多发地带，如图所示，某公路急转弯处是一圆弧状，则在该弯道处

(

)A．为减少交通事故的发生，路面应该修成水平的B．为减少交通事故的发生，路面应该修成外侧高内侧低C．若汽车向内侧滑动，可能是汽车转弯时的速度过大造成的D．若汽车向外侧滑动，可能是汽车转弯时的速度过大造成的【答案】BD

【解析】路面修成水平的，车辆拐弯时仅靠摩擦力提供圆周运动所需的向心力，所以路面修成外侧高内侧低，可以通过重力和支持力的合力提供部分向心力，A错误，B正确；汽车向内侧滑动说明汽车做近心运动即提供的向心力大于汽车拐弯时所需向心力，由于路面情况一定，故汽车向内侧滑动说明汽车拐弯时所需的向心力小，即汽车速度过小造成的，C错误；若汽车向外侧滑动说明汽车做离心运动，即提供的向心力小于汽车拐弯时所需的向心力，由向心力公式可知，此时由于汽车速度大于规定的拐弯速度所造成的，D正确．例4气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光，一种气嘴灯的感应装置结构如图所示，一重物套在光滑杆上，重物上的触点M与固定在B端的触点N接触后，LED灯就会发光．下列说法正确的是(

)A．感应装置的原理是利用离心现象B．安装气嘴灯时，应使感应装置A端比B端更靠近气嘴C．要在较低的转速时发光，可以减小重物质量D．车速从零缓慢增加，气嘴灯转至最高点时先亮【答案】A

【解析】感应装置的原理是利用离心现象，使两触点接触而点亮LED灯，A正确；由离心运动原理可知，

B端在外侧，所以B端比A端更靠近气嘴，B错误；转速较小时，向心力较小，则可以增加重物质量或减小弹簧劲度系数，增大转动半径来增大弹力，从而使N点更容易与M点接触来发光，C错误；当车速缓慢增加时，车轮转至最高点时，弹力最小，在最低点弹力最大，所以应在最低点先亮，D错误．小练·随堂巩固1．(2023年中山统考)如图所示，为北京冬季奥运会中运动员在短道速滑急转弯时的情境，此时容易失控侧滑而被甩出赛道，下列说法正确的是(

)A．运动员速度越大越容易发生侧滑B．过弯时重力提供一部分向心力C．发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心D．发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力【答案】A

2．市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中都会播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请坐好扶稳”．这样可以(

)A．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒B．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒C．主要是提醒乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒D．主要是提醒乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒【答案】C

【解析】汽车转弯时，车内乘客随车做圆周运动，需要向心力，不拉好扶手，乘客可能无法提供足够的向心力而做离心运动，向外侧倾倒．3．下列现象中属于防止离心现象带来危害的是(

)A．为使火车安全通过弯道，修建铁路时常把外轨道修得比内轨道高一些B．汽车在过弯道时，有时不用减速也能安全通过C．脱水桶转动时可以将湿衣服上的水甩去D．公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒【答案】A

【解析】在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨，目的是由支持力的分力提供一部分向心力，弥补向心力不足，防止车速过大，火车产生离心运动而发生侧翻，A正确；汽车在过弯道时，有时不用减速也能安全通过，说明所需要的向心力小于轮胎与地面的最大摩擦力，不属于防止离心现象，故B错误；洗衣机脱水桶高速旋转把附着在衣服上的水分甩掉，是利用离心作用将水从衣服上甩掉，是利用的离心运动，故C错误；公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒是由于惯性，与离心现象无关，D错误．4．(多选)假定雨伞面完全水平，旋转时，伞面上的一部分水滴被甩出来．下列关于伞面上水滴的受力和运动情况的说法正确的是(

)A．越靠近转轴的水滴，越难被甩出来B．水滴离开雨伞时是沿半径方向离心而去C．水滴离开雨伞后，对地的运动为平抛运动D．雨伞转得越快，水滴落地的时间就越长【答案】AC

【解析】在转动雨伞时，伞上的水滴均是同轴转动，向心力由黏附力提供，F向心＝mω2r，越靠近轴，F向心越小，故A正确；当所需的向心力大于黏附力时，水滴做离心运动，沿切线飞出，脱离伞后做平抛运动，故B、D错误，C正确．5．链