生活中圆周运动.pptVIP

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 o Fmω2r F v (2)离心运动的防止 ① 在水平公路上行驶的汽车转弯时 υ Ffmaxm υ 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。 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。 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。 求解圆周运动问题的思路 (1)根据题意,确定物体做圆周运动的平面、半径和圆心; (2)对物体进行受理分析,找出向心力; (3)根据牛顿运动定律,列出运动方程。 提供物体做圆周运动的向心力(受力分析) 物体做圆周运动所需要的向心力 当供需平衡时,物体做圆周运动。 直接提出 改为m/s 基本要求 1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因。 2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。 3.知道航天器中的失重现象的本质。 4.知道离心运动及其产生条件,了解离心运动的应用和防止。 发展要求 1.知道牛顿第二定律是分析生活中圆周运动的基本规律。 2.进一步领会力与惯性对物体运动状态变化所起的作用。 3.逐步养成用物理知识分析生活和生产实际问题的习惯。 说明 1.不要求对离心运动进行定量计算。 2.不要求对火车转弯有侧力情况下通过列方程进行定量计算。 3.不要求分析与计算两个物体联结在一起做圆周运动时的问题。 第八节 生活中的圆周运动 生活中的圆周运动 F合 供需平衡 物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的力(受力分析) 物体做匀速圆周运动所需的力 向心力公式的理解 = 从供需两方面研究做圆周运动的物体 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? O mg FN Ff 实例研究——汽车转弯 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 O mg FN Ff 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: 某司机驾车在丽龙高速出口,通过水平转盘时出了车祸。讨论其原因,交通部门有责任么?如果你是公路的设计师,请提出你的道路改进措施? 转弯处的路面内低外高! G Ff FN O mg FN Ff 由此可见:当汽车以沿圆盘转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。 改进措施: (1)增大圆盘半径 (2)增加路面的粗糙程度 (3)增加路面高度差——外高内低 (4)最重要的一点:司机应该减速慢行! 实例研究——火车转弯 火车以半径R= 300m在水平轨道上转弯,火车质量为8×105kg,速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。 O mg FN Ff 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得:Ff=2.4×106N 但轨道提供的静摩擦力最大值: Ffmax=μmg=1.96×106N 供需不平衡,如何解决? 最佳设计方案 火车以半径R=900 m转弯,火车质量为8×105kg ,速度为30m/s,火车轨距l=1.4 m,要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度h?(θ较小时tanθ=sinθ) FN mg F θ h 由力的关系得: 由向心力公式得: 由几何关系得: 解： =0.14m 研究与讨论 若火车速度与设计速度不同会怎样? 外侧 内侧 F θ 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 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 FN′ FN′ 若火车车轮无轮缘,火车速度过大或过小时将向哪侧运动? 过大时:火车向外侧运动 过小时:火车向内侧运动 FN mg 离心 向心 供需不平衡 列车速度过快,造成翻车事故 1、汽车过拱桥 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