第七节生活中的圆周运动1解析.ppt

生活中的圆周运动---竖直面内的圆周运动 过山车 小球过“山车”在竖直平面内做圆周运动的最高点临界速度（最小速度）（知小球过“山车”在竖直平面内做圆周运动的半径为R） 你能求出这个最小速度吗？ 受力分析：动力学方程！ 1.过山车 v R mg N 当N=0时有 此时，仅由重力提供其向心力! v R 讨论: G N 当 时: 小球刚好可以通过最高点作完整 的竖直面内的圆周运动 2) 当 时: 小球可以通过最高点作完整的竖直面内的圆周运动 3) 当 时: 小球不能通过最高点! (而不时在最高点掉下来!) 在某处将脱离圆轨道! 也可以返回! G 一根绳子系者一个盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水不会流下来，为什么呢？ 作圆周运动的物体总需要由向心力。如图所示，当杯子以速度v转过最高点时，杯中的向心力的方向向下； 对杯中的水， 即： 杯中的水恰不流出 2.水流星 G FN 若转速增大， 时，即 时，杯中水还有远离圆心的趋势，水当然不会流出，此时杯底是有压力，即 由此可知，v越大，水对杯子的压力越大。 表演“水流星”节目的演员，只要保持杯子在圆周运动最高点的线速度不得小于 即∶ v 思维拓展 地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车沿南北行驶，不断加速。请思考：会不会出现这样的情况: 速度大到一定程度时，地面对车的支持力是0？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？ 六、航天器中的失重现象 2.航天员 地球对宇航员的引力F与座椅的支持力N的合力提供作为向心力 1.航天器 地球对航天器的万有引力提供向心力! 当 时: 座椅对航天员的支持力N=0! 只受重力的运动: 完全失重状态! 做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。 1、离心运动： 七.离心现象及其应用 2、离心运动的条件： (1).当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出。 (2).当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去。 F=mω2r 作圆周运动 F=0,沿切线作直线运动 Fmω2r 作离心运动 Fmω2r 作向心运动 讨论： (1).如果产生向心力的外力变大，则物体沿曲线逐渐靠近圆心。 (2).离心运动与沿着半径背离圆心的运动是一回事吗？ 离心运动不是沿半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离开圆心的运动。 3、离心现象的本质——物体惯性的表现 4.离心运动的应用 1)离心干燥器 解释： o Fmrω 2 F ν 当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F 足以提供所需的向心力F 使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力 F 不足以提供所需的向心力 F，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。 2)洗衣机的脱水筒 3)用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时，缩口的阻力 F 足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力 F 不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。 4)制作“棉花”糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。 5、离心运动的防止： 1)在水平公路上行驶的汽车转弯时 υ F m υ r 2 F 汽车 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。 2)高速旋转的飞轮、砂轮的限速 如果转速过高，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，甚至酿成事故. 讨论：要防止离心现象发生，该怎么办？ A、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小 B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力 一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说