生活中的圆周运动

第七节生活中的圆周运动知识回顾rvMF=n2任何一种力或几种力的合力3、向心力的方向和大小其它变形公式1、物体做圆周运动需要受到指向_______的向心力2、向心力的来源:_________________________注意：向心力是按效果命名的，它不是某种性质的力。方向：总是指向圆心大小：圆心生活中的圆周运动一、火车弯道转弯问题1、火车轨道的特殊性弊端分析：

火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。分析：向心力的来源由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供,

2、火车以半径R在水平轨道上转弯，火车质量为m，速度为v。分析火车的向心力情况。NGFN研究与讨论请设计一个方案，如何减轻火车对轨道的侧压力？3、最佳方案

火车转弯时，外轨道应该适当垫高.目的使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，即向心力完全由重力与支持力的合力提供。如何求这个速度？N例题：如图,已知内外轨高度差知h,火车轨距L,转弯半径R,车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大?

(θ较小时tanθ=sinθ)FNmgFθh解：火车做圆周运动，受力分析如图由力的关系得：由向心力公式得:由几何关系得：≈tanθ研究与讨论FNGF问题：若火车速度与设计速度不同会怎样？需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求过大时：外侧轨道与轮之间有弹力过小时：内侧轨道与轮之间有弹力若火车转弯时速度太大，火车回出现什么现象？列车速度过快，造成翻车事故OmgFNFf提供向心力受力分析FfFf4、汽车水平路面上转弯【讨论】为什么在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度?如果转弯时速度过大，所需向心力F就增大，当F大于最大静摩擦力fmax时，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。问题:生活中的桥大部分是凸形桥还是凹形桥呢?二、汽车过拱桥（竖直面内的圆周运动）为什么？如果质量为m

的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥,如图所示,求汽车在桥顶时对路面的压力是多大?FNGFNG可见v↑，FN↓F压=0（临界速度）支持力FN和重力G的合力

提供向心力vv（超重）（失重）由牛顿第三定律:当由牛顿第三定律: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？……mgFN根据牛顿第二定律：三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象（1）航天器加速上升时（2）航天器正常运行时，航天员受到地球引力和飞船坐舱的支持力合力提供向心力航天员处于完全失重状态超重FN=0FNmg

oF=mF>mF<mF=0“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动四、离心运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力

1、做圆周运动的物体，在向心力突然消失或合外力不足以提供做圆周运动的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫离心运动。2、离心运动的应用和防止(1)离心运动的应用①甩干雨伞上的水滴②链球运动③离心干燥器、离心分离(2)离心运动的防止①在水平公路上行驶的汽车转弯时②高速转动的砂轮、飞轮等应用：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。课堂小结一、火车弯道转弯问题二、汽车过拱桥三、航天器中的失重现象四、离心运动

例题:离心分离器是利用离心运动分离不同密度物质的一种仪器,当它高速旋转时,密度较大的物质便会集中到容器的最外侧.试解释其中的道理?

答案:离心分离器工作时支架张开高速旋转,试管内各种液体便按密度大小而从外到里分层排列.所以密度大的便会集中到试管底部.3、离心运动的应用和防止(1)离心运动的应用①甩干雨伞上的水滴②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。

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。

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。

③离心干燥器oF<mω2rFv(2)离心运动的防止

①在水平公路上行驶的汽车转弯时υFfmax<mυr2Ff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。②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