學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精4.4《離心運動》素材A一、常見的幾種離心運動對比圖示項目實物圖原理圖現象及結論洗衣機脫水筒當水滴跟物體附著力F不足以提供向心力時，即F＜mω2r時,水滴做離心運動汽車在水平路面上轉彎當最大靜摩擦力不足以提供向心力時,即時,汽車做離心運動用離心機把體溫計的水銀甩回玻璃泡中當離心機快速旋轉時,縮口處對水銀柱的阻力不足以提供向心力，水銀柱做離心運動進入玻璃泡內二、轉動系統中的慣性力簡稱慣性離心力，這個慣性力的方向總是指向遠離軸心的方向.它的大小等于物體的質量m與非慣性系相對于慣性系的加速度大小a的乘積.如果在以角速度ω轉動的參考系中，質點到轉軸的距離為r，則F慣=mω2r假若物體相對于勻速轉動的參考系以一定速度運動，則物體除了受慢性離心力之外，還要受到另一種慣性力的作用，這種力叫做科里奧利力，簡稱科氏力，這里不作進一步的討論。例題:一輛質量為m的汽車以速度v在半徑為R的水平彎道上做勻速圓周運動.汽車左、右輪相距為d，重心離地高度為h，車輪與路面之間的靜摩擦因數為μ0.求:(1)汽車內外輪各承受多少支持力？(2）汽車能安全行駛的最大速度是多少？解析：汽車左轉彎行駛時受力情況如圖所示，圖中f1、f2分別為汽車內、外輪受到的摩擦力.如果選一個和汽車一起做圓周運動的參考系，則汽車是靜止不動的，但必須在汽車的質心處加上一個慣性離心力f，其大小為，方向沿半徑方向向外。以內輪著地點A為轉軸，由合力矩為零可列出，將代入得由豎直方向受力平衡可得汽車安全行駛時，要求既不打滑,又不會傾倒。汽車不打滑時，應有,汽車允許的最大速度汽車不傾倒的條件是N1≥0，即汽車不傾倒的最大速度從vmax1和vmax2的結果可以看出，汽車輪胎與地面之間的靜摩擦因數μ0越大，左、右輪間距離越寬，車身重心越低，汽車行駛得越穩定。三、過山車離心運動有時會造成危害，需要設法防止,汽車轉彎的地方不允許超過規定的速度,以免由于離心運動造成交通事故.高速轉動的砂輪、飛輪，都不得超過允許的最大轉速.如果轉速過高，砂輪、飛輪內部的相互作用力小于需要的向心力，離心運動會使它們破裂，甚至釀成事故。飛機俯沖拉起或者翻筋斗時，由于離心運動會造成飛行員大腦貧血，四肢沉重，這種現象叫做過荷。過荷太大時，飛行員會暫時失明，甚至暈厥，飛行員可以通過加強訓練來提高自己的抗荷能力.當你在游樂場乘過山車正以時速近一百千米奔馳之際，你是否想起：為什么過山車不需要引擎來推動？乘坐過山車時，為什么我們倒轉了卻不會掉下來？第一個問題與能量守恒原理有關。能量可以有許多種不同的形態，例如動能、勢能、聲能和熱能等.當你乘上過山車，借著機械和齒輪的推動，過山車會被帶到很高的位置.相對于地面,過山車有很大的勢能(如圖).離地面越高,勢能越大。在經過了最高點之后，過山車便開始下滑，速度和動能逐漸增加.基于能量守恒定律,勢能會減少，并轉化為動能。當過山車經過了第一個“山谷”時,它具有很大的動能,所以仍能沖上第二個“山".根據能量守恒原理,過山車可以攀上的高度,與起始滑下時的高度一樣.但是,由于機件之間的摩擦，過山車的總機械能量便會減少。因此，許多過山車軌道的第一個“山”是最高的，之后的便越來越矮.如圖所示。第二個問題則與向心力有關，原理較復雜.根據牛頓第一定律，在沒有外力的影響下，物體會沿直線做勻速運動.如果過山車沒有受外力作用,就會沿軌道切線的方向運動.但既然過山車會轉彎，就必定有力的作用。假設過山車的質量是m，正以速度v前進,而過山車的軌道是個半徑為r的圓形，那么所需的向心力便是。問題是，這個力從何而來？為了簡單起見，讓我們考慮過山車在最高點的情況(如圖所示）.如果過山車在最高點仍有很高的速度v，轉彎所需要的向心力便會比較大。過山車本身的重力mg固然可提供部分的向心力，但假如所需的向心力比車的重力大（），部分所需的向心力便要由路軌給予過山車的作用力R提供，兩部分加起來有。此時如果速度v越大,過山車與路軌之間的相互作用力也越大，它便越緊貼著路軌，不會掉下來.相反，如果過山車的速度v較低,作用力就會較小甚至接近零，過山車便很容易掉下來了。換句話說，過山車不會掉下來，是因為它有很高的速度.請試試以下的簡單實驗：準備一