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1、第七节第七节 生活中的圆周运动生活中的圆周运动一、火车拐弯一、火车拐弯火车转弯时什么力提供向心力?火车转弯时什么力提供向心力?GFNF弹弹外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。重力和支持力的合力提供向心力,以减少外轨重力和支持力的合力提供向心力,以减少外轨与轮缘之间的挤压。与轮缘之间的挤压。(1) 当当v=v0时:时:(2) 当当vv0时:时:(3) 当当vv0时:时:轮缘不受侧向压力轮缘不受侧向压力;轮缘受到外轨向内的挤压力轮缘受到外轨向内的挤压力;轮缘受到内轨向外的挤压力。轮缘受到内轨向外的挤压力。F弹弹F弹弹赛场弯道设计赛场弯道设计外高内低外
2、高内低汽车转弯汽车转弯1 1、在水平铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨,、在水平铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨,下列说法错误的是下列说法错误的是( )( )A A、减轻火车轮子挤压外轨、减轻火车轮子挤压外轨B B、减轻火车轮子挤压内轨、减轻火车轮子挤压内轨C C、使火车车身倾斜,利用重力和支持力的合力、使火车车身倾斜,利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力提供转弯所需向心力D D、限制火车向外脱轨、限制火车向外脱轨B例、已知火车速度为例、已知火车速度为30m/s,弯道半径,弯道半径 r=900m,火车的质量为火车的质量为8105kg (取取g=10m/s2),求:,求:(1)转弯时所需的向心
3、力多大?)转弯时所需的向心力多大?(2)若轨道不受轮缘挤压,求轨道与水平面夹)若轨道不受轮缘挤压,求轨道与水平面夹角角的正切值。的正切值。(3)若若火车速度为火车速度为40m/s,此时轮缘的受力情况,此时轮缘的受力情况如何?如何?FN二、拱形桥二、拱形桥G当当v非常大时可能出现什非常大时可能出现什么现象?么现象?FN凹形桥凹形桥G当当v非常大时可能发生什么状况?非常大时可能发生什么状况?如汽车不在拱形桥的最高或最低点,它的运动如汽车不在拱形桥的最高或最低点,它的运动还能用刚才的方法求解吗?还能用刚才的方法求解吗?2 2、汽车匀速率通过半径为、汽车匀速率通过半径为R R的拱形路面,关于的拱形路面
4、,关于汽车的受力情况,下列说法正确的是(汽车的受力情况,下列说法正确的是( )A A、汽车对路面的压力大小不变,总是等于汽车、汽车对路面的压力大小不变,总是等于汽车的重力的重力B B、汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是、汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受重力小于汽车所受重力C C、汽车的牵引力不发生变化、汽车的牵引力不发生变化D D、以上说法都错、以上说法都错B思考与讨论:思考与讨论: 地球可以看做一个巨大的拱形桥,地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的桥面的半径就是地球的半径半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况:。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
5、力是零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?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象 什么维持近地航天器做圆周运动?什么维持近地航天器做圆周运动?万有引力万有引力设航天器质量为设航天器质量为M M,它绕地球做匀速圆周运动,它绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径近似等于地球半径其轨道半径近似等于地球半径R R,航天员的质量,航天员的质量为为m m,宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等,宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力,试求飞船速度多大?于他们在地面上的重力,试求飞船速度多大?座舱对宇航员的支持力多大?
6、座舱对宇航员的支持力多大?完全失重!完全失重! 做圆周运动的物体,在其所受合外力突然做圆周运动的物体,在其所受合外力突然消失,或不足以提供圆周运动所需向心力的情消失,或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动。做离心运动。四、离心运动四、离心运动作离心运动的条件:作离心运动的条件: 物体做圆周运动需要什么条件?物体做圆周运动需要什么条件?当当F合合= Fn,做圆周运动;,做圆周运动;当当F合合 Fn,做向心,做向心(近心近心)运动。运动。做离心运动;做离心运动;合合思考:思考:要防止离心现象发生,该怎么办?要防止
7、离心现象发生,该怎么办?A A、减小运动速度,使物体作圆周运动时所需、减小运动速度,使物体作圆周运动时所需的向心力减小;的向心力减小;B B、增大合外力,使其达到物体作圆周运动时、增大合外力,使其达到物体作圆周运动时所需的向心力。所需的向心力。离心运动的应用离心运动的应用啤酒何以清澈透亮?啤酒何以清澈透亮? 原来这也与离心分离密切相关。因为麦汁中含原来这也与离心分离密切相关。因为麦汁中含有一种极不稳定的冷凝固物,应尽量减少其含有一种极不稳定的冷凝固物,应尽量减少其含量才能保证啤酒不出现冷混浊现象。然而,这量才能保证啤酒不出现冷混浊现象。然而,这种冷凝固物的粒子极为微小,直径仅有种冷凝固物的粒子
8、极为微小,直径仅有0.10.50.10.5微米,很难除净。但若采用高速离心微米,很难除净。但若采用高速离心机进行分离处理,就比较容易实现净化。因为机进行分离处理,就比较容易实现净化。因为这种粒子虽然微小,但由于存在密度差,一旦这种粒子虽然微小,但由于存在密度差,一旦进入强大的离心力场后,二者立即进入强大的离心力场后,二者立即“分道扬镳分道扬镳”,从而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。,从而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。从蔗糖水溶液中分离蔗糖,也需依靠离心沉降从蔗糖水溶液中分离蔗糖,也需依靠离心沉降方法方法 。制作制作“棉花棉花”糖的原理:糖的原理:内筒与洗衣机的脱水筒内筒与洗衣机的脱水筒相似,往内
9、筒加入白砂相似,往内筒加入白砂糖,加热使糖熔化成糖糖,加热使糖熔化成糖汁,内筒高速旋转,黏汁,内筒高速旋转,黏稠的糖汁就做离心运动,稠的糖汁就做离心运动,从内筒壁的小孔飞散出从内筒壁的小孔飞散出去,成为丝状,到达温去,成为丝状,到达温度较低的外筒就会迅速度较低的外筒就会迅速冷却凝固,变得纤细雪冷却凝固,变得纤细雪白,像一团团棉花。白,像一团团棉花。B B3 3、下列说法正确的是、下列说法正确的是( )( )A A、作匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然、作匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然消失时,将沿圆周半径方向离开圆心消失时,将沿圆周半径方向离开圆心B B、作匀速圆周运动的物体,在所受合外
10、力突然、作匀速圆周运动的物体,在所受合外力突然消失时,将沿圆周切线方向离开圆心消失时,将沿圆周切线方向离开圆心C C、作匀速圆周运动的物体,它自己会产生一个、作匀速圆周运动的物体,它自己会产生一个向心力,维持其作圆周运动向心力,维持其作圆周运动D D、作离心运动的物体,是因为受到离心力作用、作离心运动的物体,是因为受到离心力作用的缘故的缘故4 4、为防止汽车在水平路面转弯时出现、为防止汽车在水平路面转弯时出现“打滑打滑”现象,可以现象,可以( )( )A A、增大汽车转弯时的速度、增大汽车转弯时的速度B B、减小汽车转弯时的速度、减小汽车转弯时的速度C C、增大汽车与路面间的摩擦、增大汽车与路
11、面间的摩擦D D、减小汽车与路面间的摩擦、减小汽车与路面间的摩擦 BCBC5 5、下列说法中错误的有(、下列说法中错误的有( )A A、提高洗衣机脱水筒的转速,可以使衣服甩得、提高洗衣机脱水筒的转速,可以使衣服甩得更干更干B B、转动带有雨水的雨伞,水滴将沿圆周半径方、转动带有雨水的雨伞,水滴将沿圆周半径方向离开圆心向离开圆心C C、为了防止发生事故,高速转动的砂轮、飞轮、为了防止发生事故,高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速等不能超过允许的最大转速D D、离心水泵利用了离心运动的原理、离心水泵利用了离心运动的原理B B “离心浇铸离心浇铸”技术技术模具绕一固定轴旋转,当达到模具绕一固定轴旋转,当达到500500转每分时,转每分时,将融化了的液态金属倒入其中,它将以巨大将融化了的液态金属倒入其中,它将以巨大的惯性离心力向模具壁紧压,同时夹杂在液的惯性离心力向模具壁紧压,同时夹杂在液态金属里的气体和熔渣,由于其密度远小于态金属里的气体和熔渣,由于其密度远小于液态的金属,因此它们将从金属里被分离出液态的金属,因此它们将从金属里被分离出来。按此法浇铸出的金属零件密实、均匀、来。按此法浇铸出的金属零件密实、均匀、不含气泡和裂痕,大大提高了使用寿命。不含气泡和裂痕,大大提高了使用寿命。