03-06-01_离心机分离物质加速度

本期高中物理竞赛试题，我们共同来研究一下离心机的工作原理，并通过研究离心机的工作原理来理解并掌握浮力和离心力在加快物质沉降过程中的作用，通过本期题目，同学们可以对离心力有更为深刻的认识和理解，并通过这个题目中设计的场景，简单的理解一下很多影视作品中的太空船为什么都在旋转了，这个旋转运动会产生怎样的作用效果，以及在旋转中的太空船中，重力的方向具体指向那边，是不是与地球表面的重力方向相同？这些问题的答案其实都在这个题目中有所涉及，当然小编并没有非常全面的在解题过程中说明上面的问题，但在后面的题目的分析过程中，小编在着重讲授离心力的时候，对上述问题都会详细说明的，如果同学们还有什么不明白的地方，可以微信搜索物理竞赛指导，给我留言哦，小编会及时给你回复，帮助同学们解答各类关于高中物理的问题，当然了更高级的物理知识鉴于小编能力所限，可能给你解答不了哦，哈哈。

本题题目，从难度上讲，并不大，其实题目就是只有一层窗户纸，捅破了，知道了，这个题目就一点儿难度也没有，但是如果同学们不知道或是不知道其中的原理，隔着这层窗户纸的话，想自己捅破它，还是需要费点儿力气的，好了，不再多说了，同学们看看题目，能不能知道这个题目的难点在什么地方吗？

高中物理竞赛典型例题与解题步骤

离心机常用来分离不同密度的各种物质，如图1所示，设离心即的转动角速度为w，求距离转轴为r处的颗粒在使用离心机时与未使用离心机时沉降加速度之比。

高中物理竞赛典型例题解题方法与思路

题目看完了吧，相信同学们对于离心机启动时的解题过程觉得非常的匪夷所思，怎么会是这样的？是不是小编讲重力加速度写错了，如果同学有这种想法，说明你对离心力的作用还不是很清楚，也就是这个题目考查的重点内容，离心力的作用不明白，当然这个不明白，你也就同时不明白颗粒在液体中受到的浮力的计算公式了，因为这个浮力公式的推导必须要在理解了离心力作用后才能明白的。好了，这就跟随着小编的思路，一步一步的理解离心力的作用吧。

首先由于离心机在运行过程时，试管其实是在围绕转轴做匀速圆周运动的，此时如果以试管为参考系的话，由于试管本身并不是惯性系，具有向心加速度，因此在以试管为参考系时，就必须引入惯性力修正，来进一步分析试管中物体的运动情况，当然，通过现象已经知道，试管中的颗粒其实是在做匀加速直线运动的，即试管中的颗粒要产生一个相对于试管的沿半径向外方向的加速度，当然这个加速度并不是向心加速度，或者说于向心加速度一点儿关系都没有，那为了计算这个沉降加速度，就必须要对颗粒经行受力分析，当然这就到了必须要着重说明白的地方了。

由于颗粒受到惯性力修正，这个虽然不存在，但是有实际效果的力上来，由于离心机在转动过程中，其向心加速度于相比于重力加速度会大很多的，因此在图3的受力分析中，应该还有重力的作用，但是由于重力非常微弱，就被忽略掉了，此时这个惯性力修正对于试管中的颗粒而言，就充当了一个非常好的视重力的作用，也就是上面说的离心力的作用，因为对于颗粒而言重力的方向是沿着半径方向向外的，因此对于试管中颗粒受到的浮力而言，应该于重力相反，也就是指向圆心的方向，同时由于浮力的大小其实是于当地的重力加速度有关的，因此在试管中物体的重力加速度的大小与向心力大小相等，因此对于浮力而言，其公式中的重力加速度一项仍旧应该等于向心加速度。

只要是明白了这些，同学们应该对上面所说的几个现象都比较明确了，其实飞船的旋转主要是为了利用离心力来模拟产生重力加速度，因此从这个角度上来说，背离旋转轴的一侧应该是飞船的地面，而靠近旋转轴的一侧应该是飞船中所说的上面或天上，同学们想明白了吗？