师：同学们，今天我们一起来学习高一物理必修2第二单元第四节离心现象及其应用。我们先来看一项比赛项目。这是链球比赛，运动员通过快速甩动链球，然后在恰当位置放手，链球就沿着某一方向飞出。让大家甩链球可能有困难，但我们可以用绳子拴紧小球，在比较光滑的桌面上模拟该项运动。甩动小球，让它做圆周运动，然后突然放手，可以看到小球运动轨迹发生变化，在释放位置沿着切线方向远离圆心。我们来分析一下产生这种现象的原因。
对小球进行受力分析，在竖直方向上，小球受重力和支持力；在水平方向，受绳子的拉力。小球做匀速圆周运动，正是绳子的拉力提供了向心力。从俯视图看运动情况，小球在绳子拉力约束下，不断改变运动方向，实现圆周运动。当撤去绳子拉力，由于惯性，小球将沿着切线方向保持运动状态做直线运动。我们把这种运动叫做离心运动。离心现象的定义是：做圆周运动的物体，在所受向心力突然消失或者合力不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
我们再从合力与向心力的供需关系来分析。当合力等于向心力时，供需平衡，物体做匀速圆周运动；当合力小于向心力时，供小于需，物体做离心运动，其轨迹是这样的；当合力完全撤掉，合力等于0，物体将做直线运动；如果合力大于向心力，供大于需，物体将做近心运动。
离心现象的本质其实就是物体惯性的表现。做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总想沿着切线方向运动，只是因为向心力作用，才不能沿切线方向飞出，而被限制沿圆周运动。如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于惯性，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，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。
接下来看练习。在冬奥会短道速滑项目中，运动员在周长仅111米的短道竞赛。比赛过程中，运动员通过弯道时若不能很好控制速度，会发生侧滑摔离。正常比赛路线如图，圆弧虚线OB代表弯道，即正常运动路线，OA为运动员在O点时的速度方向，研究时可将运动员看作质点。下列论述正确的是：A、B选项涉及运动员所受合力的方向及大小，C、D选项涉及侧滑后的滑动方向。侧滑是因为运动员速度过大，所需向心力过大，而运动员受到的合力小于所需向心力。运动员受到的合力方向指向圆弧内侧，所以A、B选项错误。运动员在水平方向不受任何外力时，将沿OA方向做离心运动。实际上，运动员受到的合力方向指向圆弧OB内侧，所以运动员滑动方向在OA右侧与OB之间。C选项错误，D选项正确。
接下来看看离心运动有哪些应用。下雨天，通过旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴，雨伞与水滴间有附着力，当转动速度达到一定程度，水滴与雨伞间的最大附着力不足以提供水滴所需向心力，水滴就做离心运动被甩出去。洗衣机的脱水桶也是这个原理，脱水桶加速转动，当衣服对水滴的附着力不足以提供水滴向心力时，水滴做离心运动。棉花糖制作时，先对砂糖加热融化成糖浆，通过高速转动的圆筒，糖浆做离心运动从细孔飞出，在空中遇冷迅速降温，变成丝状棉花糖。在实验室中，常用离心分离器让混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，较难在液体中获得足够大的向心力，从而做离心运动快速沉淀到试管底部，提高沉淀效率。
有些情况下，离心运动也有危害，需要我们加以防止。工厂的砂轮在使用时可能造成材料或砂轮破碎，碎片飞出，甚至酿成事故，所以砂轮外侧都要加防护罩。在急转弯的山路，往往有汽车限速标志，高速公路转弯路段也会通过减速带提醒司机减速慢行。如果汽车超速过弯，很容易出现侧滑，导致汽车失控，严重时会侧翻，引发严重交通事故。
接下来处理问题。如图所示，高速公路转弯处弯道圆半径r = 100米，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ = 0.225，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。若路面是水平的，问汽车转弯时不发生侧滑所允许的最大速率vm为多大？（g = 10米/秒2）汽车在水平路面不发生侧滑的转弯，需要地面对轮胎指向圆心的静摩擦力提供向心力。汽车速率越大，需要的静摩擦力越大。当静摩擦力达到最大值时，不发生侧滑所允许的速率达到最大。要求出这个最大速率vm，以临界情况——最大静摩擦力等于向心力来计算。所以有μmg = mvm2/r，得到vm的表达式为vm = √(μg r)，代入数据得到最大速度vm = 15米/秒。如果汽车转弯速率大于15米/秒，需要更大向心力才能转弯，最大静摩擦力不足以提供汽车所需向心力，汽车将发生离心运动，有侧滑、失控甚至翻车的危险。