离心运动与航天器中的失重课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.,汽车过拱桥,重力,G,与支持力,F,N,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：,F,N,V,讨论,物做近心运动,绳和内轨模型,理论研究,mg,F,N,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,F,N,讨论,F,N,=0,杆,既可以提供,拉力,也可以提供,支持力,。,F,N,F,N,绳,杆,圆管,模型图,m,的受力情况,最高点,A,的速度,重力、,绳的拉力,A,O,m,B,L,重力、杆的拉力或支持力,A,O,m,B,R,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,A,O,m,B,L,.,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/s,2,，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,F,需,=,m,v,2,r,F,需,=,m,r,2,3,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,Fm,2,r,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,F,fmax,m,r,2,F,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,F,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。,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？,为了全人类的和平进步，中国人来到太空了!,0,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,=,？,F,mg,F,解析：,对于,A,，根据牛顿第二定律,F=m,2,r,对于,B,，,F,=m,g,联立解得,=,=,(rad/s,),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,0.2,米,已知,M,与水平面间的最大静摩擦力是,2,牛,现使此平面绕中心轴线转动,问,在什么范围内,m,会处于静止状态,？,A,B,解析：,当,A,即将向圆心滑动时,F,=,对于,B,，,F=m,g,联得,当,A,即将背离圆心滑动时,F,=,对于,B,，,F=m,g,联得,