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首先要突出说明的是选题的现实价值，每一个研究的目的都是为了指导现实生活，一定要讲清本选题的研究有什么实际作用、解决什么问题；其次再写课题的理论和学术价值。
6.4.2 生活中的圆周运动
第六章 圆周运动
首先要突出说明的是选题的现实价值，每一个研究的目的都是为了指导现实生活，一定要讲清本选题的研究有什么实际作用、解决什么问题；其次再写课题的理论和学术价值。
导入新课
通过前面的学习我们知道，如何去描述圆周运动以及物体做圆周运动时所具有的特点。
今天我们来一起学习实际生活中的圆周运动，并对它们进行分析。
Part 01
火车转弯
　　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？……
mg
思考与讨论
地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R= 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零FN=0？
此时司机处于完全失重状态。
由
得
想一想
生活实例：航天器中的失重现象
汽车车速为v，地球半径为R
汽车对桥面的压力为0
G=9.8N/kg,R=6371km
v ≈7900m/s
1、航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？
2、航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？
超重
FN
mg
a
?
FN－mg ＝ma
FN＞mg
想一想
v2
r
FN ＝mg－m
航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg .
v＝ gR
当 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ，航天员处于完全失重.
有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？
正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动.
v2
R
mg－FN＝m
FN ＜mg
失重
Part 02
离心运动
O
F合 = mω2r，
F合＜mω2r ，
F 合= 0 ，
1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动.
2、条件：
0 ≤F合＜mω2r
供<需
物体沿切线方向飞出远离圆心
物体做匀速圆周运动
物体做逐渐远离圆心的运动
(1) 当 F＝mω2r 时，物体做匀速圆周运动；
(2) 当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出；
(3) 当 F＜mω2r 时，物体逐渐远离圆心；
(4) 当 F＞mω2r 时，物体逐渐靠近圆心。
理解：
（1）物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。
（2）离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。
结 论
离心运动的应用
离心抛掷
离心甩干
离心脱水
离心分离
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
FF
v
、制作“棉花”糖的原理：
内筒与洗衣机的脱水筒相似，往内筒加入白砂糖，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就会迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。

“离心浇铸”技术
模具绕一固定轴旋转，当达到500转每分时，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。
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，这种冷凝固物的粒子极为微小，直径仅有0.1―0.5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“分道扬镳”，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，也需依靠离心沉降方法 。
当离心机转得比较慢时，缩口的阻力 F 足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。 当离心机转得相当快时，阻力 F 不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。
离心沉淀器
要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？
1、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力.
2、减小合外力或使其消失.
供＝需
供<需
想一想
O
F静
v
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Fn大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力），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.
当 时，汽车做离心运动
Fmax＜m
v2
r
离心运动的防止
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故.
O
F
v
为什么转动的砂轮、飞轮等都要限速？
要防止离心现象发生，该怎么办？
1、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小.
2、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力.
供<需
供＝需
想一想
课堂小结
火车转弯
汽车过桥
失重现象
离心运动
当 v＜ gR tanθ ：
当 v＞ gR tanθ ：轮缘受到外轨向内的弹力
轮缘受到内轨向外的弹力
FN FN>mg:超重
做离心运动的条件：
Part 03
典例
1．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有 ( 　　)
A．可以用天平测量物体的质量
B．可以用水银气压计测舱内的气压
C．可以用弹簧测力计测拉力
D．在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力
CD
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
2．在绕地球的圆形轨道上飞行的航天飞机上，将质量为m的物体挂在一个弹簧秤
上，若轨道处的重力加速度为g'，则下面说法中正确的是( 　　)
A．物体所受的合外力为mg'，弹簧秤的读数为零
B．物体所受的合外力为零，弹簧秤的读数为mg'
C．物体所受的合外力为零，弹簧秤的读数为零
D．物体所受的合外力为mg'，弹簧秤的读数为mg'
A
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
3．下列关于离心现象的说法正确的是（　　）
A．当物体所受离心力大于向心力时产生离心现象
B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的运动
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动
D．将匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做曲线运动
C
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
4．航天员在空间站进行太空授课时，用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离．水和油分离后，小瓶经过如图两个位置时，下列判断正确的是（　　）
A．a、d部分是油
B．a、d部分是水
C．b、d部分是油
D．b、d部分是水
D
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
5．如图所示，洗衣机的圆形滚筒可绕水平轴沿逆时针方向转动。用该洗衣机对衣物进行脱水，当湿衣服贴着滚筒内壁随滚筒一起做匀速圆周运动时，下列分析正确的是（　　）
A．当衣服到达最高点时，水最容易脱离衣服
B．当衣服到达最右侧的位置向上运动时，衣服可能不受摩擦
力的作用
C．当衣服到达最低点时，衣服受到的合力最大
D．衣服到达最低点时受到的弹力一定大于在其他位置受到的
弹力
D
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
6．如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．铁路的转弯处，外轨比内轨高的原因是为了利用轮缘与内轨的侧压力助火车转弯
B．“水流星”表演中，通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用
C．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车受到的支持力大于重力
D．脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
C
Part 04
检测
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
1．翻滚过山车是一种非常刺激而有趣的游乐项目。如图甲所示，小刚同学所坐的翻滚过山车正在下行中，如图乙所示，他此时所做的运动及所受合力的可能方向分别是（　　）
A．匀速圆周运动、沿F1方向
B．匀速圆周运动、沿F2方向
C．加速圆周运动、沿F3方向D．减速圆周运动、沿F2方向
C
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
2．木球和金属球通过细线连接，悬浮在装水的瓶中，如图所示，让瓶子和水绕竖直轴匀速转动，则稳定时两球的位置可能是（　　）
A
D
C
B
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
当瓶子和水绕竖直轴匀速转动时，由于离心作用，因金属球的质量大于等体积的水的质量，则金属球应该偏离中心位置向外偏离，直到与瓶子的内壁接触；而木球的质量小于等体积的水的质量，则等体积的水球应该向外偏离，则木球应该向内偏离，最终稳定时两球的位置可能是B。
故选B。
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
3．如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化。下列关于小球运动情况的说法中正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做直线运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做向心运动
AB
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
4．在地面上，将水和油混合后，静置一段时间后水和油会出现分层现象，但在太空失重环境中，水和油始终呈现混合状态。2022年3月23日的太空授课中，叶光富老师通过“甩”的方式让封闭试管内的油水混合物绕手做圆周运动，也实现了油水分离。封闭试管做圆周运动时给油水混合物提供了一种“模拟重力”的环境，“模拟重力”的方向沿试管远离转轴的方向，其大小与液体的质量以及其到转轴距离成正比。当封闭试管由静止开始绕手旋转并不断增大转速的过程中，下列说法正确的是（　　）
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
A．水相对试管向内侧运动，油相对试管向外侧运动
B．水相对试管向外侧运动，油相对试管向内侧运动
C．转动时“模拟重力”产生的“模拟重力加速度”沿半径方向向外逐渐变大
D．转动时“模拟重力”产生的“模拟重力加速度”沿半径方向各处大小相同
【答案】BC
内侧轨道
外侧轨道
水平线
????
?
5 ．如图所示，有一种娱乐设施“魔盘”当“魔盘”高速旋转时，下列说法正确的是（　　）
A．当盘对人的摩擦力不足以提供人做圆周运动的向心力时，人会逐渐远离圆心
B．当盘对人的摩擦力不足以提供人做圆周运动的向心力时，人会逐渐靠近圆心
C．人受到的向心力的作用应该向中心靠拢
D．人受到的向心力的作用应该向边缘运动
A
感谢各位老师的观看
THANKS

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