6.4.2 生活中的圆周运动 ——航天器中的失重现象与离心运动 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章：第四节 生活中的圆周运动 第2课时 航天器中的失重现象 与离心运动 1 【回顾】火车转弯问题 G Fn N θ 外界提供的力： Fn=________ 所需的向心力： F合=_______ 供需平衡， F合=Fn: 此时轮缘与两侧轨道均无相互挤压 过弯速度满足: 结论：过弯速度不能太大，也不能太小 过弯速度太大，挤压外侧轨道 过弯速度太小，挤压内侧轨道 同理： ①高速公路的弯道设计 ②飞车走壁 ③飞机转弯 mg N Fn θ G F支 Fn θ F升 mg Fn θ 【回顾】汽车过桥问题 mg N v 汽车处于超重状态 mg N v 汽车处于失重状态 思考：当以速度v通过最高点、最低点时， 哪个位置容易脱离地面，哪个位置容易爆胎？ mg 临界条件：汽车所受支持力为0，向心力完全只由重力提供 临界情况：汽车恰好不飞离桥面，与桥面接触但无相互挤压 v 若 ：重力与桥面对汽车的支持力共同提供向心力； 若 ：汽车将脱离桥面，发生危险。 汽车的状态：___________ 6 将地球看做一个巨大的“拱形桥”， “桥面”的圆弧半径就是地球半径。 汽车恰好不飞离地面，地面对车的支持力为 0 时： 第一宇宙速度 驾驶员可能有什么感觉？ 三 航天器中的失重现象 在地球附近绕地球做匀速圆周运动的空间站：距地面高度远小于地球半径 轨道半径 r 近似等于地球半径 R 宇航员受到的地球引力近似等于其在地面受到的重力mg r ≈ R mg N 对空间站内的宇航员作受力分析： 外界提供的力：F合=_______ 所需的向心力：Fn=________ r ≈ R 时，宇航员处于完全失重状态 思考：空间站失重，是因为它离地球太远，从而摆脱了地球引力吗？ 摆脱了地球引力？ 在空间站中不受重力作用？ 地球 空间站 v v F F 宇航员所受重力恰好提供其绕地球运行的向心力 四 离心运动 分析下面视频中运动产生的原因（条件）？ O F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动 F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动 F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出，远离圆心 1、定义：做圆周运动的物体，在受到的合外力突然消失或者不足以提供做圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动，我们把这种运动称为离心运动。这种现象称为离心现象。 2、条件： 0 ≤F合＜mω2r 供<需 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 离心运动的应用： 例：滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果.滚筒截面如图所示，下列说法正确的是 (　) A.衣物运动到最低点B点时处于超重状态 B.衣物和水都做离心运动 C.衣物运动到最高点A点时脱水效果更好 D.衣物运动到最低点B点时脱水效果更好 小水滴在最高点A： 小水滴在最低点B： 小水滴在最低点所需要的衣物的“附着力” 更大，更容易出现“供<需” 的情况，做离心运动，脱离衣物 离心机分离不同物体： 对于同样体积的小液滴： m越大，F需n越大，越容易 “被往外甩” 即：密度大的物体，越容易做离心运动（在外侧），依靠离心机能将两种密度不同的物体分开 利用离心运动扫水： 离心运动的防止1：减速过弯 离心运动的防止2：高速砂轮限速 O F v ω过大：砂轮外侧部分所需向心力太大，砂轮有断裂风险 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$