生活中的圆周运动 离心现象
粤教版高中物理必修第二册精品课件 第2章 圆周运动 第四节 离心现象及其应用
C.若在O点发生侧滑,则滑动的方向在Oa左侧
D.若在O点发生侧滑,则滑动的方向在Oa与Ob之间
解析 发生侧滑是因为运动员的速度过大,所需要的向心力过大,而运动员
受到的合力小于所需要的向心力,受到的合力方向指向圆弧内侧,故选项A、
B错误;运动员在水平方向不受任何外力时沿Oa方向做离心运动,实际上运
小比上层2部分大,故C正确,B、D错误.
对点演练
2.(多选)(2024宁夏银川阶段练习)下列有关生活中的圆周运动实例分析,说
法正确的是( AB )
A.在铁路的转弯处,通常要求外轨比内轨高,目的是减轻轮缘与外轨的挤压
B.公路在通过小型水库泄洪闸的下游时,常常要修建凹形桥,也叫“过水路
面”,汽车通过凹形桥的最低点时,车对桥的压力大于汽车的重力
C.杂技演员表演“水流星”,当“水流星”通过最高点时,水未溢出,是由于水在
最高点处于完全失重状态,不受重力作用
D.洗衣机脱水原理是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
解析 在铁路的转弯处,通常要求外轨比内轨高,当火车按规定速度转弯时,
由重力和支持力的合力提供向心力,从而减轻轮缘对外轨道的挤压,故A正
D.转动半径
1 2 3 4 5
解析
以小磁块为研究对象,根据牛顿第二定律有μmg=mω2r,可得
ω=
,
可知需要测量小磁块与课本间的动摩擦因数、当地重力加速度和转动半
径,不需要测量小磁块的质量.故选A.
1 2 3 4 5
(2)在最高点时若突然松手或绳子断了,则拉力消失,物体只受重力,有水平
方向的速度,将做平抛运动.
第二章 研究圆周运动 研究离心现象及其应用
2.4 研究离心现象及其应用
思考：
问题一：水滴做圆周运动时，谁提供向心力？ 问题二：为什么速度小的时候水滴没有洒出，速度大 时水滴会洒出？
获得真知 总结：一、什么是离心现象，其本质是什么？
获得真知 • 离心现象：做圆周运动的物体，在某种情况下会 脱离圆周做离开圆心的运动，这种现象称为离心 现象．
离心现象的防止ຫໍສະໝຸດ 反思小结1.要使原来做圆周运动的物体做离心运动，该怎么办？ (1)提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力; (2)减小合外力或使其消失。 2.要防止离心现象发生，该怎么办？ (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小; (2)增大合外力，使其达到物体做圆周运动时所需的向心力。
学以致用，分组合作体验
利用现有仪器制作棉花糖
布置作业
• 汽车在水平弯道转弯，已知弯道半径R=10M,汽车与路面间动摩 擦因数Ч=0.5.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，
• 求汽车安全转弯的最大速度。 • 并分析汽车沿内侧车道还是外侧车道转弯更容易发生离心现象
延伸探究
某人驾车突然发现前方有一堵无限长的墙，他可 以选择迅速刹车也可以选择迅速转弯。请通过计 算分析哪种选择更安全
合作探究，展示交流
一、分组实验探究：离心现象发生的条件 1.当外力不变，速度增大时的现象。 2当外力变小，速度不变时的现象。 3.当外力变大，速度不变时的现象。 4. 当外力消失，速度不变时的现象。
合作探究，展示交流 二、列举生活中有关离心现象的应用或防止的例子 并分析产生的原因。
离心现象的利用
生活中的离心现象
生活中的离心现象
为什么物体在圆周运动中会有向心力和离心力
为什么物体在圆周运动中会有向心力和离心力物体在圆周运动中会有向心力和离心力的产生，这是由于物体在这种运动状态下受到的惯性与引力之间的相互作用引起的。
本文将从运动的基本原理、向心力和离心力的定义与计算等方面展开讨论，以阐述为什么物体在圆周运动中会有向心力和离心力的存在。
一、运动的基本原理物体在圆周运动中受到的力包括两个方向：向心力和离心力。
向心力是指物体受到的指向圆心的力，它使物体保持在圆周轨道上运动；离心力是指物体受到的指向圆心的力的反作用力，它使物体远离圆心。
物体在圆周运动中的速度和加速度都是沿着圆周方向的，所以它们的方向和圆周轨道保持一致。
二、向心力的定义与计算向心力是使物体保持在圆周轨道上运动的力，它的大小可以通过以下公式计算：向心力 = 质量 ×圆周速度的平方 ÷半径其中，质量是指物体的质量，圆周速度是指物体在圆周运动中的速度，半径是指圆周轨道的半径。
向心力的存在使物体在圆周运动中保持在轨道上，否则物体会沿着惯性的方向直线运动。
由于向心力的作用，物体在圆周运动中会有稳定的轨迹，例如月球绕地球运动、行星绕太阳运动等。
三、离心力的定义与计算离心力是向心力的反作用力，它是使物体远离圆心的力。
离心力的大小与向心力相等，方向相反。
离心力可以用以下公式计算：离心力 = 质量 ×圆周速度的平方 ÷半径根据这个公式，离心力与物体质量、圆周速度的平方和半径之间存在直接关系。
质量越大、圆周速度越高、半径越大，离心力也就越大。
四、向心力和离心力的作用与应用物体在圆周运动中，向心力和离心力共同作用，使物体保持在轨道上，并根据半径和速度的变化产生不同的效果。
1. 向心力的作用向心力使物体在圆周运动中保持在轨道上，它是形成稳定轨迹的关键力量。
向心力的大小与物体质量、速度和半径之间存在直接关系，当这些参数发生变化时，向心力的大小也会相应变化。
2. 离心力的作用离心力是向心力的反作用力，它使物体远离圆心。
离心现象名词解释
离心现象名词解释
离心现象名词解释：
圆周运动的物体，在所受向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，产生的逐渐远离圆心移动的物理现象。
生活中常见的应用例如：洗衣机脱水桶，做棉花糖，用离心机把温度计的水银柱甩回玻璃泡内等等。
原理：物体之所以没有飞出去，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。
本质：做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。
如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果。
如果提供向心力的合外力减小。
使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动。
此时，物体逐渐远离圆心。
但“远离”不能理解为“背离”。
做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大。
探索动力学中的圆周运动和离心力
探索动力学中的圆周运动和离心力动力学是研究物体运动的科学领域，其中圆周运动和离心力是其中常见且重要的概念。
本文将探讨动力学中的圆周运动和离心力，并分析它们在实际生活和科学研究中的应用。
一、圆周运动圆周运动指的是物体在一个平面上绕着一个固定点做匀速运动的轨迹。
在圆周运动中，物体受到的合力指向固定点，并且大小恒定，这个合力被称为向心力。
在圆周运动中，向心力的计算公式为 F_c = m * a_c。
其中，F_c表示向心力的大小，m表示物体的质量，a_c表示物体的向心加速度。
向心加速度可以通过公式 a_c = v^2 / r 进行计算，其中v表示物体沿圆周运动的速度，r表示物体沿圆周运动的半径。
圆周运动是许多自然现象和工程应用中常见的运动形式。
例如，行星绕太阳的轨道、卫星绕行星或地球的轨道，以及摆钟的摆动等都是圆周运动的实例。
此外，许多机械设备，如车轮、滚筒等的旋转也可以视为圆周运动。
圆周运动的研究对于我们理解这些现象的运动规律非常重要。
二、离心力离心力是指物体在圆周运动中受到的与运动方向相反的力。
在圆周运动中，物体的质量不断改变方向，因此会产生离心力。
离心力的大小与物体的质量、速度和半径等因素相关。
离心力的计算公式为F_e = m * a_e。
其中，F_e表示离心力的大小，m表示物体的质量，a_e表示物体的离心加速度。
离心加速度可以通过公式 a_e = v^2 / r 进行计算，其中v表示物体沿圆周运动的速度，r表示物体沿圆周运动的半径。
离心力在实际生活和工程领域中有着广泛的应用。
例如，在离心机中，离心力被用于分离混合物中的不同组分。
又如，在高速旋转的机械设备中，离心力被用于固定工件，以避免其脱离设备。
总结：圆周运动和离心力是动力学中重要的概念。
圆周运动是物体围绕一个点做匀速运动的轨迹，而离心力则是物体在圆周运动中受到的与运动方向相反的力。
它们在自然现象、工程应用和科学研究中都有着广泛的应用。
了解圆周运动和离心力的原理和计算方法，有助于我们更好地理解和应用动力学的知识。
生活中的圆周运动——离心运动
5.7 生活中的圆周运动——离心运动1.下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动（）A.汽车转弯时要限制速度B.转速很高的砂轮半径不能做得太大C.在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨D. 提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干2.关于离心现象下列说法正确的是（）A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将做背离圆心的圆周运动C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将沿切线做直线运动D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时它将做曲线运动3.洗衣机脱水桶是利用________的机械，将衣服放在洗衣机的甩干桶内，当甩干桶高速旋转时，衣服也随之旋转，当________小于圆周运动所需要的向心力时，衣服上的水滴就飞出桶壁的孔.4.绳子的一端拴着一个小球，以手握其另一端使它在光滑的水平面上做匀速圆周运动.绳子对小球的拉力迫使小球不断改变________方向，这个力叫做向心力.当绳子一旦被拉断，小球由于________将做________运动.5.物体做离心运动时，运动轨迹的形状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.可能是一个圆6.下列关于离心运动的叙述，正确的是A.离心运动是由于物体本身的惯性引起的B.匀速直线运动就是离心运动C.洗衣机的脱水筒是利用离心运动把湿衣服甩干的D.汽车转弯时若速度过大，会因离心运动而造成交通事故7.如图5—7—5所示，光滑的圆盘中心O有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球A、B，A、B质量相等，盘上的球A做半径r＝20 cm的匀速圆周运动，要保持球B平衡，A球的角速度是________rad/s（g＝10 m/s2）.若绳子突然断了，则A球做________运动，B 球做________运动.图5—7—51【答案】 ABC2【解析】 向心力是根据力的作用效果命名的，做匀速圆周运动的物体，所受重力、弹力、摩擦力的合力提供向心力，并不受向心力和离心力的作用；当合力小于做圆周运动所需的向心力时，就会产生离心现象，选项A 错误.根据牛顿第一定律.当做圆周运动物体所受的力都消失时，物体从力消失时刻起做匀速直线运动，故选项C 正确，选项B 、D 错误.【答案】 C3【答案】 离心运动 水的附着力4【答案】 运动 惯性 匀速直线5答案：C点拨：当做圆周运动的物体所受F 合＝0或F ＜mr ω2时，物体做离心运动；当F 合＝0时，物体做离心运动的轨迹为直线，当F ＜mr ω2时，物体做离心运动的轨迹为曲线.6答案：ACD7【解析】 A 球在绳子拉力下做匀速圆周运动，当B 平衡时，拉力F ＝mg .则F ＝mg ＝m ω2·r所以ω＝rg ＝52 rad/s 若绳子断裂，A 球沿切线做匀速直线运动，B 球做自由落体运动.【答案】 52 匀速直线 自由落体。
高中物理必修2-生活中的圆周运动
生活中的圆周运动
知识集结
知识元
离心运动与向心运动
知识讲解
一．火车在弯道上的运动特点
火车在弯道上运动时做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力。
二．向心力来源
1．如果转弯处内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。
2．实际上，铁路的转弯处外轨略高于内轨，铁轨对火车的支持不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧，铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的圆心，它提供了火车做圆周运动的向心力。
三. 离心运动
1．定义：物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动。
2．原因：向心力突然消失或合外力不足以提供所需的向心力。
3．应用：洗衣机的脱水桶，制作无缝刚筒、水泥管道、水泥电线杆等。
例题精讲
离心运动与向心运动
例1.如图所示，旋转雨伞时，水珠会从伞的边缘沿切线方向飞出，这属于（）
A．扩散现象B．超重现象C．离心现象D．蒸发现象
例2.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中正确的是（）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动若拉力突然消失，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
例3.如图所示，用细线系一个小球，在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当细线突然断掉，关于小球此后的运动，下列说法正确的是（）
A．沿圆的切线方向运动B．沿半径背离圆心运动
C．沿半径向圆心运动D．仍做匀速圆周运动。
高中物理粤教版2019必修二教案第三节 生活中的圆周运动
第三节 生活中的圆周运动第四节 离心现象及其应用学习目标：1.[科学思维]会分析汽车通过公路弯道和火车通过铁路弯道的受力情况。
2.[科学思维]会分析汽车通过拱形和凹形路面时的受力情况。
3.[科学态度与责任]理解离心现象，知道离心现象的应用和防止。
一、公路弯道1．汽车在水平公路上转弯时，向心力由车轮与路面间的静摩擦力来提供。
2．汽车在内低外高的倾斜路面上转弯时，重力和支持力的合力恰好可以提供汽车转弯所需的向心力。
二、铁路弯道1．火车车轮的特点：火车车轮有突出的轮缘，它在铁轨上可以起到限定方向的作用。
2．火车在水平轨道上转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，车轮受外轨的横向力作用，使火车获得转弯时所需的向心力。
3．火车在外轨略高于内轨的弯道上转弯时，借助火车受到的支持力和重力的合力提供部分向心力，减轻轮缘对轨道的挤压。
三、拱形与凹形路面汽车过拱形桥 汽车过凹形桥受力分析向心力F ＝mg －F N ＝m v 2r F ＝F N －mg ＝m v 2r 对桥的压力 F N ′＝mg －m v 2r F N ′＝mg ＋m v 2r 结 论 汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越大1．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。
2．离心现象的应用利用离心现象工作的机械叫做离心机械。
离心分离器、洗衣机脱水筒都是这样的机械。
3．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，因此在弯道处，都要对车辆进行限速。
(2)高速旋转的砂轮或材料破裂，会因碎片飞出造成事故，所以砂轮的外侧都需要加防护罩。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用。
(×)(2)离心运动的轨迹可能是直线也可能是曲线。
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课时作业13 生活中的圆周运动 离心现象
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(8×8′＝64′)
1．用一根细线一端系一小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥顶上，如图1所示，
设小球在水平面内作匀速圆周运动的角速度为ω，线的张力为T，则T随ω2变化的图象是
下图中的( )
图1
答案：C
2．细绳的一端固定，另一端系一小球，让小球在竖直面内做圆周运动，关于小球运动
到P点的加速度方向，下图中可能的是( )
解析：因小球做变速圆周运动，在P点的合加速度应是向心加速度与切向加速度的合
成，故只有D选项符合要求．
答案：D
3．在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比
右侧的高一些．路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v
时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，θ应等于( )
A．arcsinv2Rg B．arctanv2Rg
C.12arcsin2v2Rg D．arccotv2Rg
解析：汽车在水平面内做圆周运动，如果路面是水平的，汽车做圆周运动的向心力只能
由静摩擦力提供；如果外侧路面高于内侧路面一个适当的高度，也就是路面向内侧倾斜一个
适当的角度θ，地面对车支持力的水平分量恰好提供车所需要的向心力时，车轮与路面的横
向摩擦力正好等于零．在此临界情况下对车受力分析，明确汽车所受合外力的方向：水平指
向圆心．然后由牛顿第二定律列方程求解．
答案：B
图2
4．如图2所示，具有圆锥形状的回转器(陀螺)，半径为R，绕它的轴在光滑的桌面上以
角速度ω快速旋转，同时以速度v向左运动，若回转器的轴一直保持竖直，为使回转器从
左侧桌子边缘滑出时不会与桌子边缘发生碰撞，v至少应等于( )
A．ωR B．ωH
C．R2gH D．Rg2H
答案：D
5．由上海飞往洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小和
距离海面的高度不变，则以下说法正确的是( )
A．飞机做的是匀速直线运动
B．飞机上的乘客对座椅压力略大于地球对乘客的引力
C．飞机上的乘客对座椅压力略小于地球对乘客的引力
D．飞机上的乘客对座椅的压力为零
解析：因地球为球形，飞机飞行中实际在绕地心做圆周运动，其加速度——向心加速度
总是向下指向地心，乘客随飞机运动亦有指向地心向下的加速度，处于失重状态，故乘客对
座椅的压力小于其重力．
答案：C
图3
6．如图3所示，光滑水平面上，小球m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，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运动
解析：若拉力突然消失，则小球沿着P点处的切线运动，A正确．若拉力突然变小，
则小球做离心运动，但由于力与速度有一定的夹角，故小球做曲线运动，B、D错误．若拉
力突然变大，则小球做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运动，C错误．
答案：A
图4
7．如图4所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，
当汽车以某一速率在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过
一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是( )
A．L1＝L2 B．L1>L2
C．L1
图5
8．(2011·西南师大附中模拟)如图5所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运
动，内侧壁半径为R，小球半径为r，则下列说法正确的是( )
A．小球通过最高点时的最小速度vmin＝gR＋r
B．小球通过最高点时的最小速度vmin＝0
C．小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球一定无作用力
D．小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球一定有作用力
解析：小球沿管上升到最高点的速度可以为零，故A错误，B正确；小球在水平线ab
以下的管道中运动时，由外侧管壁对小球的作用力FN与球重力在背离圆心方向的分力F
mg
的合力提供向心力，即：FN－Fmg＝mv2R＋r，因此，外侧管壁一定对球有作用力，而内侧壁
无作用力，C正确；小球在水平线ab以上的管道中运动时，小球受管壁的作用力与小球速
度大小有关，D错误．
答案：BC
二、计算题(3×12′＝36′)
图6
9．飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看作一段圆弧，如图6所示，飞机做俯冲拉起运
动时，在最低点附近做半径为r＝180 m的圆周运动，如果飞行员质量m＝70 kg，飞机经过
最低点P时的速度v＝360 km/h，则这时飞行员对座椅的压力是多少？(g＝10 m/s2)
解析：飞机经过最低点时对飞行员受力分析得：FN－mg＝mv2r
∴FN＝mg＋mv2r＝4589 N
由牛顿第三定律得飞行员对座椅的压力为4589 N.
答案：4589 N
10．小船匀速横渡一条河流，当船头垂直对岸方向航行时，在出发后10 min到达对岸
下游120 m处；若船头保持与河岸成α角向上游航行，出发12.5 min到达正对岸，求：
(1)水流的速度；
(2)船在静水中的速度；
(3)河的宽度；
(4)船头与河岸间的夹角α.
解析：船头垂直对岸方向航行时，如图7(1)所示．
因为x＝v2t1，所以水的流速
v
2
＝xt1＝120600 m/s＝0.2 m/s
而且有d＝v1t1.①
船头保持与上游河岸成α角航行时，如图7(2)所示
图7
v
2＝v1
cosα②
d＝v1t2sinα③
由①③式得：sinα＝t1t2＝600750＝0.8，
所以α＝53°
由②得：v1＝v2cosα＝13 m/s
由①得：d＝v1t1＝200 m.
答案：(1)0.2 m/s (2)13 m/s
(3)200 m (4)53°
图8
11．如图8所示，把一个质量m＝1 kg的物体通过两根等长的细绳与竖直杆上A、B两
个固定点相连接，绳a、b长都是1 m，AB长度是1.6 m，直杆和球旋转的角速度等于多少
时，b绳上才有张力？
解析：已知a、b绳长均为1 m，即
Am＝Bm＝1 m，AO＝12AB＝0.8 m
在△AOm中，cosθ＝AOAm＝0.81＝0.8，
图9
sinθ＝0.6，θ＝37°
小球做圆周运动的轨道半径
r＝Om＝Am·sinθ＝1×0.6 m＝0.6 m.
b绳被拉直但无张力时，小球所受的重力mg与a绳拉力FTa的合力F为向心力，其受
力分析如图9所示，由图可知小球的向心力为
F＝mgtanθ
根据牛顿第二定律得
F＝mgtanθ＝mr·ω2
解得直杆和球的角速度为
ω＝
gtanθ
r＝10×tan37°0.6
rad/s＝
3．5 rad/s.
当直杆和球的角速度ω>3.5 rad/s时，b绳才有张力．
答案：见解析