高中第二章 圆周运动第四节 离心现象及其应用教案

这是一份高中第二章 圆周运动第四节 离心现象及其应用教案，共5页。教案主要包含了离心现象，离心现象的应用等内容，欢迎下载使用。

1. 知道离心现象。
2. 理解离心现象产生的原因。
3. 知道离心现象在生活中的应用，能对离心现象的应用和防止提出相应的建议。
教学重难点
教学重点
离心现象产生的原因、离心现象的应用和防止
教学难点
离心现象产生的原因、离心现象的应用和防止
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：播放离心分离的视频。
教师设问：原来不易分离的混合物经过离心机分离后，很快就分离开来了。这是什么原因呢？
讲授新课
一、离心现象
教师活动：演示离心现象。
在一个水平圆盘上固定一条宽度略大于乒乓球直径的槽，将乒乓球放在距圆盘中心不远处的槽内。慢慢转动圆盘，并逐渐加速转动。
学生活动：观察老师演示的实验，并尝试作出解释。
教师设问：请大家回顾一下曲线运动的速度的方向、惯性的概念。
学生活动：思考老师所提问题，然后集体回答。
教师活动：讲解离心现象产生的原因。
做圆周运动的物体由于自身的惯性，总有沿圆周切线方向运动的趋势它之所以没有远离圆心，是因为向心力持续地把物体拉到圆周轨道上，使物体与圆心的距离保持不变。
一旦向心力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去。
当合力不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，虽然不会沿原来的切线方向飞出去，但也不能维持原来的圆周运动，会逐渐远离圆心。
乒乓球飞出圆盘是因为随着圆盘转速的增大，乒乓球做圆周运动的向心力也增大，当乒乓球与圆盘之间的摩擦力不足以提供其做圆周运动所需的向心力时便开始远离圆心。
教师活动：讲解离心现象的概念。
做圆周运动的物体，在所受向心力突然消失或力不足以提供维持圆周运动所需向心力的情况，会做逐渐远离圆心的运动。这种现象称为离心现象。
教师设问：刚才老师在分析离心运动过程时，也讲出了物体做离心运动的条件。请大家提炼一下离心现象产生的原因。
学生活动：小组内思考老师所提问题，然后小组代表发言。
教师活动：理答。
教师活动：重复离心现象的产生条件。
做圆周运动的物体所受外力提供的向心力小于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。
二、离心现象的应用
师生活动：列举生活中应用离心现象的例子。
甩雨伞的水。下雨天用完雨伞要进室内时，在合上雨伞前，还旋转一下，甩一下雨伞上的水。也可以合上雨伞再甩一甩。
洗衣机脱水。洗衣机脱水也是应用了离心现象。脱水筒高速旋转时，衣服上的水由于惯性有操持原来匀速直线运动状态的趋势，从而脱离衣服。
离心分离器是科研和生产中重要的实验装置，在生物、化工、医学、食品等行业和近代尖端技术(如制造原子弹、氢弹等)中都有广泛的应用。它可以快速分离液体样品中密度不同的成分。例如，在实验室中，常用离心分离器使浑浊液体里不溶于液体的固体微粒快速沉淀下来。因为固体微粒密度较大，所以较难在液体中获得足够大的向心力而做离心运动，快速地沉淀到试管底部，提高沉淀的效率。
师生活动：列举离心运动可能产生的危害。
(1)由于离心现象，车辆转弯时易出现交通事故，因此在弯道处，都要对车辆进行限速。
(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过荷。
(4)汽车在转弯(尤其在下雨天)时冲出车道而发生事故。
师生活动：讨论防止离心运动危害的措施。
(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。
师生活动：列举生活中的防止离心运动的实例。
在公路的弯道处，一般会设有减速的警示标志。
工厂的砂轮在使用时，有可能造成材料或砂轮破碎，使碎片飞出，甚至有可能酿成事故，因此砂轮的外侧都需要加一个防护罩。
典题剖析
例1 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。
例2 汽车在水平地面上转弯，地面对车的摩擦力已达到最大值。当汽车的速率增大到原来的二倍时，若使车在地面转弯时仍不打滑，汽车的转弯半径应( )
A．增大到原来的二倍B．减小到原来的一半
C．增大到原来的四倍D．减小到原来的四分之一
答案：C
解析：汽车在水平路面上转弯，向心力由静摩擦力提供。设汽车质量为m，汽车与路面的动摩擦因数为μ，汽车的转弯半径为r，则μmg=meq \f(v2,r)，由此得r∝v2，速率增大到原来的二倍，故转弯半径应增大到原来的四倍，C项正确。
课堂小结
一、离心现象
离心现象的概念：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要的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象。
离心运动的条件：合外力消失或小于所需向心力。
二、离心现象的应用与防止
2.1 离心现象的应用
利用离心现象工作的机械叫做离心机械。离心干燥器、洗衣机脱水筒都是这样的机械。
离心干燥器。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，水滴的附着力不足以提供所需的向心力，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。
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固体微粒快速沉淀下来。
2.2 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。
拓展延伸
教师活动：播放视频《向心力与离心力辨析》。
教师活动：讲解向心力与离心力的辨析。