03-06-01_離心機(jī)分離物質(zhì)加速度
本期高中物理競(jìng)賽試題，我們共同來(lái)研究一下離心機(jī)的工作原理，并通過(guò)研究離心機(jī)的工作原理來(lái)理解并掌握浮力和離心力在加快物質(zhì)沉降過(guò)程中的作用，通過(guò)本期題目，同學(xué)們可以對(duì)離心力有更為深刻的認(rèn)識(shí)和理解，并通過(guò)這個(gè)題目中設(shè)計(jì)的場(chǎng)景，簡(jiǎn)單的理解一下很多影視作品中的太空船為什么都在旋轉(zhuǎn)了，這個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生怎樣的作用效果，以及在旋轉(zhuǎn)中的太空船中，重力的方向具體指向那邊，是不是與地球表面的重力方向相同？這些問(wèn)題的答案其實(shí)都在這個(gè)題目中有所涉及，當(dāng)然小編并沒(méi)有非常全面的在解題過(guò)程中說(shuō)明上面的問(wèn)題，但在后面的題目的分析過(guò)程中，小編在著重講授離心力的時(shí)候，對(duì)上述問(wèn)題都會(huì)詳細(xì)說(shuō)明的，如果同學(xué)們還有什么不明白的地方，可以微信搜索物理競(jìng)賽指導(dǎo)，給我留言哦，小編會(huì)及時(shí)給你回復(fù)，幫助同學(xué)們解答各類(lèi)關(guān)于高中物理的問(wèn)題，當(dāng)然了更高級(jí)的物理知識(shí)鑒于小編能力所限，可能給你解答不了哦，哈哈。
本題題目，從難度上講，并不大，其實(shí)題目就是只有一層窗戶紙，捅破了，知道了，這個(gè)題目就一點(diǎn)兒難度也沒(méi)有，但是如果同學(xué)們不知道或是不知道其中的原理，隔著這層窗戶紙的話，想自己捅破它，還是需要費(fèi)點(diǎn)兒力氣的，好了，不再多說(shuō)了，同學(xué)們看看題目，能不能知道這個(gè)題目的難點(diǎn)在什么地方嗎？
高中物理競(jìng)賽典型例題與解題步驟
離心機(jī)常用來(lái)分離不同密度的各種物質(zhì)，如圖1所示，設(shè)離心即的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為w，求距離轉(zhuǎn)軸為r處的顆粒在使用離心機(jī)時(shí)與未使用離心機(jī)時(shí)沉降加速度之比。
高中物理競(jìng)賽典型例題解題方法與思路
題目看完了吧，相信同學(xué)們對(duì)于離心機(jī)啟動(dòng)時(shí)的解題過(guò)程覺(jué)得非常的匪夷所思，怎么會(huì)是這樣的？是不是小編講重力加速度寫(xiě)錯(cuò)了，如果同學(xué)有這種想法，說(shuō)明你對(duì)離心力的作用還不是很清楚，也就是這個(gè)題目考查的重點(diǎn)內(nèi)容，離心力的作用不明白，當(dāng)然這個(gè)不明白，你也就同時(shí)不明白顆粒在液體中受到的浮力的計(jì)算公式了，因?yàn)檫@個(gè)浮力公式的推導(dǎo)必須要在理解了離心力作用后才能明白的。好了，這就跟隨著小編的思路，一步一步的理解離心力的作用吧。
首先由于離心機(jī)在運(yùn)行過(guò)程時(shí)，試管其實(shí)是在圍繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的，此時(shí)如果以試管為參考系的話，由于試管本身并不是慣性系，具有向心加速度，因此在以試管為參考系時(shí)，就必須引入慣性力修正，來(lái)進(jìn)一步分析試管中物體的運(yùn)動(dòng)情況，當(dāng)然，通過(guò)現(xiàn)象已經(jīng)知道，試管中的顆粒其實(shí)是在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的，即試管中的顆粒要產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)于試管的沿半徑向外方向的加速度，當(dāng)然這個(gè)加速度并不是向心加速度，或者說(shuō)于向心加速度一點(diǎn)兒關(guān)系都沒(méi)有，那為了計(jì)算這個(gè)沉降加速度，就必須要對(duì)顆粒經(jīng)行受力分析，當(dāng)然這就到了必須要著重說(shuō)明白的地方了。
由于顆粒受到慣性力修正，這個(gè)雖然不存在，但是有實(shí)際效果的力上來(lái)，由于離心機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其向心加速度于相比于重力加速度會(huì)大很多的，因此在圖3的受力分析中，應(yīng)該還有重力的作用，但是由于重力非常微弱，就被忽略掉了，此時(shí)這個(gè)慣性力修正對(duì)于試管中的顆粒而言，就充當(dāng)了一個(gè)非常好的視重力的作用，也就是上面說(shuō)的離心力的作用，因?yàn)閷?duì)于顆粒而言重力的方向是沿著半徑方向向外的，因此對(duì)于試管中顆粒受到的浮力而言，應(yīng)該于重力相反，也就是指向圓心的方向，同時(shí)由于浮力的大小其實(shí)是于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)的，因此在試管中物體的重力加速度的大小與向心力大小相等，因此對(duì)于浮力而言，其公式中的重力加速度一項(xiàng)仍舊應(yīng)該等于向心加速度。
只要是明白了這些，同學(xué)們應(yīng)該對(duì)上面所說(shuō)的幾個(gè)現(xiàn)象都比較明確了，其實(shí)飛船的旋轉(zhuǎn)主要是為了利用離心力來(lái)模擬產(chǎn)生重力加速度，因此從這個(gè)角度上來(lái)說(shuō)，背離旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)應(yīng)該是飛船的地面，而靠近旋轉(zhuǎn)軸的一側(cè)應(yīng)該是飛船中所說(shuō)的上面或天上，同學(xué)們想明白了嗎？