离心现象及其应用 教学设计2 粤教必修

一　教学目标

1．知识目标

（1）知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件；

（2）结合课本分析的实际问题，知道离心运动的应用和防止。

2．能力目标：培养结合实际分析物理问题的能力。

3．德育目标：培养学生辩证地看问题。

二　重点、难点分析

重点：离心运动及其产生条件。

难点：离心运动的具体分析。

三　教学方法

实验演示、观察总结

四　教学用具

离心机转台、离心干燥器、离心沉淀器。

五　教学过程

(一)　引入新课

做匀速圆周运动的物体，任一时刻的瞬时速度方向均沿轨迹上该点的切线方向。当向心力满足作圆周运动的需要时，物体做稳定的匀速圆周运动。当提供的向心力不能满足需要时，物体的运动情况怎样呢？

(二)　进行新课

1．离心现象

（1）物体做离心运动的条件

做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向，它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变。

一旦向心力突然消失，物体就沿切线方向飞去，离圆心越来越远。如用细绳拉着在光滑水平面做匀速圆周运动的小球，如果细绳突然断了，小球就沿切线方向飞去；用旋转的砂轮磨制刀具时，原来做匀速圆周的砂轮微粒，磨落后将沿切线飞去。

【课件展示】旋转的砂轮磨制刀具

除了向心力突然消失外，在合外力F不足以提供物体做圆周运动所需的向心力，即供需双方不能满足需要时，物体将偏离原来运动的圆轨道。当F＜mrω²时，物体将沿切线和圆周之间的某条曲线运动，离圆心越来越远，如图所示。

如在旋转的平台上滴几滴墨水，平台转动较慢时，墨水能随转台做匀速圆周运动，当平台达到一定的转速时，墨水滴将做逐渐远离圆心的运动。

物体做离心运动的条件是：

合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力。

（2） 离心运动

做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。

2．离心运动的应用和防止

（1）离心运动的应用

①离心干燥器

演示：把一块湿布放在离心干燥器的金属网笼里，网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力，使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力F不足以提供所需的向心力时，水滴就做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。

洗衣机的脱水筒也是利用离心运动把湿衣服甩干的。

②离心沉淀器

体温计盛水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口，测定体温后，升到缩口上方的水银柱因受缩口的阻力不能自动缩回玻璃泡内，在医院里将许多用过的体温计装入水袋内放在离心机上，转动离心机，可把水银柱甩回到玻璃泡内。当离心机转得比较慢时，缩口的阻力F足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动；当离心机转得很快时，阻力F不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。在日常生活中我们通常是用手将体温计中的水银柱甩入玻璃泡内。

试管里的悬浊液沉淀较慢，为了加速沉淀，也可把试管装入离心机，利用离心运动的原理使其中的不溶微粒加速沉淀。小朋友都爱吃 “棉花糖”，它的制作方法也应用了离心运动的原理。

（2）离心运动的防止

①车辆转弯时要限速

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F_max，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。

(三)　课堂练习

1．物体做离心运动的条件是什么？

2．在你的日常生活中，各举一例说明你对离心运动的应用和防止.

3．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

4．物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示，如果减小M的质量，则物体的轨道半径r、角速度ω、线速度v的大小变化情况是

A．R不变，v变小、ω变小

B．R增大，ω减小、v不变

C．R减小，v不变、ω增大

D．R减小，ω不变、v变小

5．如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径50m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的0.2倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少？（ g取10 m/s²）

(四)　课堂小结

这节课我们运用圆周运动的知识分析了离心现象，知道了产生离心运动的条件。在实际中，当离心运动对我们有利时需要利用它，当离心运动对我们有害时就需要加以限制。

(五)布置作业