离心运动与航天器中的失重.ppt

2.汽车过拱桥,重力G与支持力FN为汽车提供过拱桥的向心力,则：,若是凹形圆桥面,若是凸形圆桥面,则：,讨论,物做近心运动,绳和内轨模型,理论研究,mg,FN,v,轨道提供支持力,绳子提供拉力。,v,杆儿和双轨模型,能过最高点的临界条件:,当速度v时,杆儿对小球是拉力;当速度v时,杆儿对小球是支持力;当速度v=时,杆儿对小球无作用力。,mg,FN,讨论,FN=0,杆既可以提供拉力,也可以提供支持力。,FN,FN,重力、绳的拉力,重力、杆的拉力或支持力,重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力,竖直平面内的变速圆周运动,.如图所示，杂技演员在表演“水流星”，用长为1.6m轻绳的一端，系一个总质量为0.5kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星”通过最高点的速度为4m/s，g取10m/s2，则下列说法正确的是（）A.“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出B.“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器的底部受到的压力均为零C.“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用D.“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5N,M,N,v,O,R,B,一做圆周运动的条件,1实际所能提供的向心力F提供,指向圆心方向的合外力,2做圆周运动所需的向心力F需,3做圆周运动的条件,F提供,=,F需,指向圆心方向的合外力等于物体做圆周运动所需的向心力,离心运动,1.现象：,当指向圆心的合力突然消失或者不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。,二离心运动,2条件：,3、离心运动的应用和防止,(1)离心运动的应用,甩干雨伞上的水滴,在雨天,我们可以通过旋转雨伞的方法甩干雨伞上的水滴,旋转时,当转动快到一定的程度时,水滴和雨伞之间的附着力满足不了水滴做圆周运动所需的向心力,水滴就会做远离圆心的运动而被甩出去。,链球运动,在田径比赛中,链球项目就是得用离心现象来实现投掷的。链球的投掷是通过预摆和旋转来完成的,运动员手持链球链条的一端,在链球高速旋转时,突然松手,拉力消失,链就沿切线方向飞出去。,把湿布块放在离心干燥器的金属网笼里,网笼转得比较慢时,水滴跟物体的附着力F足以提供所需要的向心力,使水滴做圆周运动,当网笼转的比较快时,附着力F不足以提供所需要的向心力,于是水滴做离心运动,穿过网孔,飞到网笼外面。洗衣机的脱水筒也是利用离心运动把湿衣服甩干的。,离心干燥器,o,Fm2r,F,v,关于制作棉花糖的原理,它的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时,迅速冷却凝固,变得纤细雪白,像一团团棉花。,(2)离心运动的防止,在水平公路上行驶的汽车转弯时,Ffmaxm,r,2,Ff,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Ffmax,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。,高速转动的砂轮、飞轮等,高速转动的砂轮、飞轮等,都不得超过允许的最大转速,如果转速过高,砂轮、飞轮内部分子间的作用力不足以提供所需的向心力时,离心运动会便它们破裂,甚至酿成事故。为了防止事故的发生,通常还要在砂轮和飞轮的外侧加装一个防护罩。,思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。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零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？,在航天器中所有和重力有关的仪器都无法使用！,1弹簧测力计无法测量物体的重力,2天平无法测量物体的质量,但仍能测量拉力或压力的大小。,3水银气压计无法测量大气压,4温度计仍然可以测温度,利用完全失重条件的科学研究,液体呈绝对球形,制造理想的滚珠,制造泡沫金属,.宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是（）A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员受的重力等于所需的向心力D.宇航员不受重力的作用,AC,解圆周运动问题的基本步骤,1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径。3.对研究对象进行受力分析画出受力示意图。4.运用平行四边形定则或正交分解法（取向心加速度方向为正方向）求出向心力F。5.根据向心力公式，选择一种形式列方程求解,例：一辆质量的小轿车，驶过半径的一段圆弧形桥面，重力加速度。求：（1）若桥面为凹形，汽车以的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面的顶点时，对桥面刚好没有压力？,例2.如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球A、B，A、B等质量，盘上的小球A做半径为r=20cm的匀速圆周运动，要保持B球静止，A球的角速度多大？,A,B,解析：对于A，根据牛顿第二定律,F=m2r,对于B，F=mg,联立解得=,r=0.2m,A,B,例3.细绳一端系一质量为M=0.6千克的物体A,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3千克的物体B,M的中心距圆孔