2.4研究离心现象及其应用
[学习目标]1.了解生活中的离心现象.2.理解离心现象产生的原因.3.知道离心现象的危害和应用．
一、离心现象
1．离心现象：做圆周运动的物体，在所受合力突然________或____________提供圆周运动所需的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象．
2．离心运动的原因：合力突然消失或不足以提供所需的向心力，而不是物体又受到了什么“离心力”．
3．离心运动的本质：由于物体具有________，物体做圆周运动时，总有沿圆周的________方向飞出的趋势．
二、离心现象的应用和防止
1．离心现象的应用：离心干燥器、洗衣机的脱水筒、_____、_____的制作、离心式水泵．
2．离心现象的防止：________________、砂轮加防护罩等．
[即学即用]
1．判断下列说法的正误．
(1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用．()
(2)离心运动是沿半径向外的运动．()
(3)离心运动是物体惯性的表现．()
(4)离心运动的运动轨迹一定是直线．()
2．下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是()
A．水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出
B．水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出
C．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
D．水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出
一、离心现象的理解
[导学探究]设质量为m的物体，沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，线速度为v，运动中受到指向圆心的外力的合力为F，如图1所示．
图1
(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物体将怎样运动？
(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，物体将怎样运动？
(3)假设运动中合外力F减小了，即FF向心，以致它不足以提供做线速度为v、半径为R的圆周运动所需的向心力，你能推测出物体的运动轨迹吗？
[知识深化]
1．对离心运动的理解
(1)离心运动并非沿半径飞出的运动，而是运动半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动．
(2)离心运动的本质是物体惯性的表现，并不是受到了“离心力”的作用．
2．合外力与向心力的关系：
做离心运动的物体并非受到离心力的作用，而是合力不足以提供向心力的结果．具体来看合力与向心力的关系如图2所示：
图2
(1)若F合＝mrω2或F合＝eq\f(mv2,r)，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．
(2)若F合＞mrω2或F合＞eq\f(mv2,r)，物体做半径变小的近心运动，即“提供过度”，也就是“提供”大于“需要”．
(3)若F合＜mrω2或F合＜eq\f(mv2,r)，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，物体做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”．
(4)若F合＝0，则物体沿切线方向做直线运动．
例1如图3所示是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动．关于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是()
图3
A．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用
B．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力
C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去
D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去
针对训练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
二、离心现象的应用和防止
[导学探究](1)请简述洗衣机脱水的原理．
(2)如图4所示，汽车在平直公路上行驶，转弯时由于速度过大，会偏离轨道，造成交通事故，这是什么原因呢？
图4
[知识深化]
1．几种常见离心运动的对比图示：
项目
实物图
原理图
现象及结论
洗衣机脱水筒
当水滴受到衣服的附着力F不足以提供向心力时，即Fmω2R，水滴做离心运动
汽车在水平路面上转弯
当最大静摩擦力不足以提供向心力时，即fmaxmeq\f(v2,R)，汽车做离心运动
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
2.离心现象的防止
(1)汽车在公路转弯处限速：在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的．如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力fmax，汽车将做离心运动而造成车体侧滑，因此在公路转弯处汽车必须限速．
(2)转动的砂轮、飞轮限速：高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速，如果转速过高，砂轮、飞轮内部分子间的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．
例2市内公共汽车在到达路口转