一、经典的惯性离心力现象

1.常见的现象：

2.思考：

二、物理建模

1. 建模背景：

物体在转动参考系中会受到惯性离心力

2. 建模原理：

是物体相对于转轴的距离，是转动参考系相对于转轴的速度。是物体在转动参考系中受到的惯性离心力的大小。

3. 建模示意图：

三、质量分离仪器装置图

四、演示目标

1. 了解惯性力，为何需要引入惯性力。

2. 了解惯性离心力公式。

3. 知道质量分离仪器的原理。

五、演示过程

演示1：玻璃容器不转动时，观察乒乓球与大质量块的状态。

提问：描述乒乓球与大质量块的静止状态，并分析原因？

现象观察：乒乓球浮在水面上，并且静止位置靠玻璃容器的外端。大质量块沉在水底，并且位置靠玻璃容器的内端。

分析：因为乒乓球的密度比水小，所以会浮在水面上，并且位置靠容器外端。大质量块的密度比水大，所以会沉在水底，位置靠容器内端。

演示2：转动玻璃容器，并且逐渐增加转动速度，观察乒乓球和大质量块的运动状态。

提问：描述乒乓球和大质量块的运动状态，并分析原因？

现象观察：乒乓球会逐渐向容器的内端运动，而大质量块一开始时静止的，当转动速度达到一定程度时，大质量块会向容器内端运动。

分析：在转动系中，所有的物体（乒乓球，大质量块，水）都会受到惯性离心力。所以当转动开始时，在惯性离心力的作用下，水会王容器两侧运动。因为乒乓球的密度比水小，所以会被水往容器的内端推动，而大质量块的密度比水大，所以不会被推向内端。这样就完成可质量分离。

演示3：逐渐减慢容器的转动速度，观察大质量块的运动状态。

提问：描述大质量块的运动状态，分析相对比演示2，为什么减慢转动速度时质量块也能稳定在容器外端？

现象观察：逐渐减慢转动速度时，大质量块仍然稳定的静止在容器外端。

分析：因为物体所受的惯性离心力与转动角速度和物体到转轴的距离相关。一开始质量块在容器的内端，其到转轴的距离很小，所以让其运动需要很大的角速度。而当质量块在外端时，其到转轴的距离很大，所以所需的角速度就变小。所以即使减小角速度质量块也依旧稳定在容器外端。

六、课外拓展

1. 尝试分析，演示2中增加角速度某一阈值时质量块刚开始向外运动时，大质量块的受力情况（需要考虑浮力，摩擦力）

2. 尝试分析，演示3中减小角速度某一阈值时质量块刚开始向内运动时，大质量块的受力情况（需要考虑浮力，摩擦力）