第五章勻速圓周運(yùn)動拓展練習(xí)冊

1、第五章 勻速圓周運(yùn)動本章學(xué)習(xí)提要1理解物體做圓周運(yùn)動的原因；理解向心加速度和向心力的概念；知道向心力和哪些因素有關(guān)，能計算向心加速度和向心力，從而加深對力和運(yùn)動狀態(tài)變化關(guān)系的理解。2知道圓周運(yùn)動在解釋月球運(yùn)動、測量分子速度、解決車輛轉(zhuǎn)彎問題等方面的廣泛應(yīng)用。3知道離心現(xiàn)象及其應(yīng)用。本章由基礎(chǔ)型課程中圓周運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)規(guī)律，拓展到圓周運(yùn)動的動力學(xué)原因，進(jìn)一步加深對牛頓運(yùn)動定律這一普遍規(guī)律的理解。同時，通過對圓周運(yùn)動的探究，感受“以直代曲”的思想方法，通過學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動的應(yīng)用，體驗(yàn)物理知識與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，在學(xué)習(xí)離心力的過程中感悟生活語言和科學(xué)概念的區(qū)別，學(xué)習(xí)用科學(xué)知識來認(rèn)識和描述自然現(xiàn)象。A 向心加

2、速度 向心力一、學(xué)習(xí)要求理解向心力，能夠計算向心力。理解向心加速度，能用相關(guān)公式計算向心加速度，能分析質(zhì)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動時，恰能經(jīng)過最高點(diǎn)的受力情況。通過探究向心力與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)過程感受科學(xué)探究的基本方法，并培養(yǎng)細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。二、要點(diǎn)辨析1向心力是變力向心力是一個矢量，既有大小，也有方向。物體做圓周運(yùn)動，必須要有向心力不斷改變物體的速度方向，而向心力本身也總是指向圓心不斷改變方向，因此向心力是變力，而且無論物體做圓周運(yùn)動的速度大小是否改變，向心力都是變力，只不過當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動時，向心力的大小保持不變。2向心力有來源首先要明白，向心力是以作用效果來命名的，它不是和重力、

3、彈力、摩擦力并列的某種特殊性質(zhì)的力。因此，任何實(shí)際存在的力都可以作為向心力，也就是說重力、彈力、摩擦力都可以作為向心力。提供向心力的物體可以在圓心，例如鏈球的圓周運(yùn)動靠位于圓心的運(yùn)動員以手的控制來實(shí)現(xiàn)；也可以不在圓心，例如圓軌道對小車提供向心力，向心力的來源就不在圓心上。還有一個問題，向心力是合力還是分力，這要看具體情況。向心力可以是合力也可以是某個力的分力，在基礎(chǔ)型教材中我們只討論一個為提供向心力的情況，其實(shí)多個力提供向心力的例子也很多，例如物體在豎直平面內(nèi)做網(wǎng)周運(yùn)動，就涉及一個以上的力提供向心力。當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動時，向心力就是合力；當(dāng)物體做一般圓周運(yùn)動時，如果速度大小也發(fā)生變化，向心力

4、僅僅是合力的一個分力，另一個分力沿著圓周切線方向，使速度的大小發(fā)生變化。3向心力不做功因?yàn)橄蛐牧χ赶驁A心，與做圓周運(yùn)動的物體的速度方向總是垂直，它只改變速度的方向，不改變速度的大小，因此，向心力總是不做功。當(dāng)然，如果做圓周運(yùn)動的物體的速度大小發(fā)生變化，這是沿著圓周切線方向的力作用的結(jié)果，這個切向力顯然是做功的，不過它不是向心力。三、例題分析【示例1】如圖5-1所示，一個大輪A通過皮帶帶動小輪B一起轉(zhuǎn)動，小輪B與另一大輪C為同軸輪軸，假設(shè)皮帶和A輪、B輪之間沒有滑動，RARC3RB3R，a、b、c分別為A、B、C三個輪邊緣上的點(diǎn)，C輪上的d點(diǎn)離轉(zhuǎn)軸O的距離為Rd2R，A輪上的e點(diǎn)離轉(zhuǎn)軸O的距離為

5、Re1.5R。求a、b、c、d、e五點(diǎn)的：（1）線速度之比；（2）角速度之比；（3）向心加速度之比?！痉治觥吭趥鲃友b置中，與皮帶接觸的各點(diǎn)具有相同的線速度，可知vavb，而同軸輪上的各點(diǎn)具有相同的角速度可知ac，bcd，利用這些特點(diǎn)，即可求解?！窘獯稹浚?）由vaveA·3RA·1.5R21；由vbvcvdBRB·3RB·2R132，因?yàn)関avb，可知vavb11；最后可得vavbvcvdve22641。（2）由vavb，得a·3Rb·R，ab13，因?yàn)閍e以及bcd，可得abcde13331。（3）aaabacadaeA2·

6、;3RB2·RB2·3RB2·2RA2·1.5R2618121?！臼纠?】光滑水平板中央有一個無摩擦小孔，用一輕細(xì)繩一端拴一小球，另一端穿過小孔被力F拉著，使小球在板上做勻速圓周運(yùn)動，軌道半徑為R，如圖5-2所示。逐漸加大拉力，使球運(yùn)動的半徑逐漸減小，當(dāng)拉力逐漸增大到8F，球運(yùn)動的軌道半徑逐漸減少到R/2，此過程中對小球運(yùn)動的正確描述是C（ ）（A）線速度大小不變，角速度增大（B）線速度、角速度都不變（C）線速度、角速度都增大（D）線速度增大，角速度大小不變【分析】本題中繩的拉力就是小球的向心力，向心力增大，小球質(zhì)量不變，所以向心加速度也增大，由向心加速

7、度公式a2r可知，當(dāng)a增大，r減小時必然增大，而且a增大到8倍，r減小到1/2，v也應(yīng)該增大?！窘獯稹空_答案應(yīng)該選（C）?！居懻摗课覀冎老蛐牧κ遣荒芨淖兯俣却笮〉?，為什么本題中小球速度會增大呢？原來在小球運(yùn)動半徑不斷減小的過程中，小球的運(yùn)動軌跡不是一個圓，而是沿所謂“螺線”運(yùn)動，繩的拉力在“螺線”的切線方向有一個分力，使小球速度不斷增加。四、基本訓(xùn)練1 物體做勻速圓周運(yùn)動時，以下說法中正確的是D（ ）（A）必須受到恒力的作用（B）物體所受合力必須等于零（C）物體所受合力大小可能變化（D）物體所受合力大小不變，方向不斷改變2 一個做勻速圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，如果它的軌道半徑不變，周期增大，則它的D

8、（ ）（A）速度增大，加速度增大（B）速度增大，加速度減?。–）速度減小，加速度增大（D）速度減小，加速度減小3 質(zhì)量為6×102kg的汽車，以10m/s的速度駛過半徑為80m的圓環(huán)形車道，求汽車的向心加速度和所需的向心力1.25m/s2，750N。4 甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)都做勻速圓周運(yùn)動，甲的質(zhì)量是乙的質(zhì)量的，甲的圓周半徑是乙的，當(dāng)甲轉(zhuǎn)動60圈時，乙轉(zhuǎn)動45圈，則甲、乙運(yùn)動周期之比為_，甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)的向心加速度之比為_，向心力之比為34，43，49_。5 從式a2r看好像a跟r成正比，從式v看好像a跟r成反比。如果有人問你：“向心加速度的大小跟半徑成正比還是成反比”，應(yīng)該怎樣回答條件不明確

9、，不能下結(jié)論。當(dāng)不變時，a與r成正比，當(dāng)v不變時，a與r成反比？6 一個被細(xì)繩拉住的小球m，在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動，圓心為O。在運(yùn)動過程中，細(xì)繩被固定在光滑平面上的一枚鐵釘P擋住，如圖所示。這時小球的線速度_，角速度_，加速度_，細(xì)繩的拉力_（填變大、變小、不變不變，變大，變大，變大）。7 在某傳動裝置中有A、B兩輪，它們以皮帶相連，如圖所示。若A、B兩輪的半徑之比為31，則A、B兩輪邊緣質(zhì)點(diǎn)的向心加速度的比多大13？8 線的一端系一個重物，手執(zhí)線的另一端使重物在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速相同時，線長易斷，還是線短易斷？為什么？如果重物運(yùn)動時系線被桌上的一個釘子擋住，隨后重物以

10、不變的速率在系線的牽引下繞釘子做圓周運(yùn)動，系線碰釘子時釘子離重物越遠(yuǎn)線易斷還是越近線易斷？為什么線長易斷，因?yàn)镕m2r，當(dāng)轉(zhuǎn)速相同時，F(xiàn)與r成正比，線越長小球所需向心力越大，釘子離重物近，細(xì)線易斷，因?yàn)樗俾什蛔儠r，由Fm，F(xiàn)與r成反比，距離越近，細(xì)線承受的向心力越大。？9 如圖所示，有一個質(zhì)量為m的木塊，從內(nèi)壁粗糙的半球形碗邊下滑，在下滑過程中，如果由于摩擦作用，木塊的速率恰能保持不變，下列說法中正確的是D（ ）（A）因木塊的速率不變，說明它的加速度為零，合外力也為零（B）木塊下滑的過程中，所受到的合外力越來越大（C）木塊下滑的過程中，摩擦力的數(shù)值不變（D）木塊下滑的過程中，加速度數(shù)值恒定，方

11、向不斷改變，始終沿著半徑指向圓心10 質(zhì)量為m的小球用長為l的線懸掛在O點(diǎn)，在O點(diǎn)正下方處有一光滑的釘子d，把小球拉到與d在同一水平面的位置，擺線被釘子攔住，如圖所示，再將小球從靜止釋放。當(dāng)球第一次通過最低點(diǎn)P時BCD（ ）（A）小球速率突然減小（B）小球角速度突然減?。–）小球的向心加速度突然減小（D）擺線上的張力突然減小11 如圖所示，兩個半徑不同而內(nèi)壁光滑的半圓軌道固定在地面，一個小球先后從與球心在同一高度的A、B兩點(diǎn)由靜止開始自由下滑，通過兩軌道最低點(diǎn)時AD（ ）（A）小球?qū)绍壍赖膲毫ο嗤˙）小球?qū)绍壍赖膲毫Σ煌–）小球的向心加速度不相等（D）小球的向心加速度相等12 一小球做

12、半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，線速度大小為v，若該小球速度矢量變化的大小也是v，所需的最短時間是r/3v_。13 如圖所示，在光滑的水平面上釘兩個釘子A和B，相距20cm，用一根1m長的細(xì)繩，一端系一質(zhì)量為0.4kg的小球，另一端固定在釘子A上，開始時小球與A、B兩釘在同一直線上，如圖所示，然后使小球以2m/s的速率在水平面上做勻速圓周運(yùn)動，如果繩所能承受的拉力為4N，問從小球開始運(yùn)動到繩被拉斷經(jīng)歷了多長時間1.2s？14 一根長為L的均勻細(xì)桿可以繞通過其一端的水平軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，桿最初處于水平位置，桿上離軸O距離為a處放有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體，桿與其上小物體最初均處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，若此

13、桿突然以勻角速度順時針繞O軸轉(zhuǎn)動，問當(dāng)取什么值時，小物體與桿可能相碰，？15 除了根據(jù)牛頓第二定律，由向心力公式推出向心加速度公式外，我們還可以直接用運(yùn)動學(xué)知識推出向心加速度公式，請閱讀以下推導(dǎo)過程，并說出其中體現(xiàn)了什么重要的思想。如圖（a）所示，質(zhì)點(diǎn)沿半徑為r的圓周做勻速圓周運(yùn)動，在某時刻處于A點(diǎn)，速度是vA，經(jīng)過很短的時間t后，運(yùn)動到B點(diǎn)，速度是vB。在圖（b）中，按照矢量相加的運(yùn)算法則，質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時速度的變化量為v，A、B兩點(diǎn)的速度和速度的變化量構(gòu)成一個矢量三角形，質(zhì)點(diǎn)在t時間內(nèi)的平均加速度a，平均加速度的方向就是矢量v的方向。當(dāng)t趨近于零時，B點(diǎn)無限靠近A點(diǎn)，平均加速度的極限

14、就是質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的瞬時加速度。在圖（b）中，vA和vB的大小相等，當(dāng)t趨近于零時，vA和vB的夾角也趨近于零，這時v的方向就垂直于vA，即沿著半徑指向圓心，因此，質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動時，它在任一點(diǎn)的瞬時加速度都是沿著半徑指向圓心的，我們就把勻速圓周運(yùn)動的加速度叫做向心加速度，向心加速度反映了速度方向的變化快慢。那么向心加速度的大小是多少呢？推導(dǎo)過程如下，由加速度的定義可知，a，當(dāng)t趨近于零時，圖（b）中的角也趨近于零，此時角所對的弧長和弦長v的差異可以忽略，即vv。因此，av。運(yùn)用線速度與角速度的關(guān)系，還可得出a2r，這就是我們前面用實(shí)驗(yàn)和牛頓定律得出的向心加速度公式體現(xiàn)極限思想。B 圓周運(yùn)動的應(yīng)

15、用一、學(xué)習(xí)要求理解圓周運(yùn)動的應(yīng)用，如月亮圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)而不掉下來，運(yùn)用圓周運(yùn)動測定分子速度，以及相關(guān)計算，并能運(yùn)用圓周運(yùn)動的原理解釋過山車、車輛轉(zhuǎn)彎、車輛過橋等有關(guān)現(xiàn)象。本節(jié)的學(xué)習(xí)要結(jié)合生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中的實(shí)例，充分運(yùn)用圓周運(yùn)動的力學(xué)原理。通過牛頓對月球運(yùn)動的分析，認(rèn)識科學(xué)類比的方法，通過圓周運(yùn)動知識的廣泛運(yùn)用體驗(yàn)科學(xué)知識對人類的巨大貢獻(xiàn)，二、要點(diǎn)辨析1做圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，加速度方向與速度方向的關(guān)系做圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)，加速度方向與速度方向不在一條直線上，如果質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，速度沿圓周切線方向，加速度沿半徑方向，加速度方向與速度方向相互垂直。如果質(zhì)點(diǎn)做速度大小變化的圓周運(yùn)動，速度仍沿圓周切線方

16、向，加速度既不沿半徑方向，也不沿切線方向，而與半徑成某個角度。2月球不掉到地球上的原因月球以一定速度繞地球運(yùn)動，地球?qū)υ虑虻囊η『镁褪窃铝晾@地球運(yùn)動所需的向心力，其效果是不斷改變月球速度的方向，使其繞地球做圓周運(yùn)動，因此月球不會落到地球上來。如果地球?qū)υ虑虻囊ι源笠稽c(diǎn)，或者月球的速度稍小一些，月球也會逐漸落向地球。3對課本第56頁示例1的分析該題有一定的難度，關(guān)鍵在于要理解圓周運(yùn)動是一種周期運(yùn)動，對通過同樣距離的速度不同的粒子來說，只要圓筒恰好轉(zhuǎn)過整數(shù)圈，多轉(zhuǎn)幾圈少轉(zhuǎn)幾圈落點(diǎn)都相同。而和有余數(shù)說明圓筒轉(zhuǎn)過整數(shù)圈后又轉(zhuǎn)過一定角度，余數(shù)大小與該角度大小有關(guān)，如果余數(shù)相同，速度不同的兩種粒子落在

17、同一點(diǎn)，如果余數(shù)不相同，速度不同的兩種粒子落在不同的兩點(diǎn)。4質(zhì)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動涉及多個物體提供向心力，雖然不要求對此種情況進(jìn)行定量計算，但應(yīng)該對質(zhì)點(diǎn)在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)處的運(yùn)動情況進(jìn)行正確的定性分析，分析時為了明白質(zhì)點(diǎn)受哪些力的作用，這些力的大小關(guān)系如何，向心加速度沿什么方向，要運(yùn)用受力分析方法和牛頓第二定律。三、例題分析【示例1】一輛重心很低的汽車在水平面上沿半徑R90m的彎道行駛，如果車輪與地面間最大靜摩擦力等于汽車的重力，求汽車通過彎道的最大速度應(yīng)多少？（g取10m/s2）【分析】使汽車做圓周運(yùn)動的向心力由最大靜摩擦力提供?！窘獯稹縁向Ffmaxmg。因?yàn)镕

18、向m，得vm/s30m/s?！居懻摗坑晏炻访鏉窕o摩擦力成為原來的，怎樣才能在原彎道安全行駛?！臼纠?】圖5-3為驗(yàn)證向心力和質(zhì)量、半徑之間關(guān)系的一種實(shí)驗(yàn)儀器，球A和B可以在光滑桿OO上無摩擦地滑動，兩球之間用一根線連接，mA等于KmB。兩球離轉(zhuǎn)軸的距離分別rA和rB。當(dāng)儀器以轉(zhuǎn)速n勻速轉(zhuǎn)動時，兩球最終相對光滑桿靜止，求證此時rA?！痉治觥績汕蚶@轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，向心力由線的拉力提供。兩球所受拉力大小相等方向相反，而且每個拉力都可用向心力公式計算?！窘獯稹坑上蛐牧娇傻肍A2rAmA42n2rAmA，F(xiàn)B2rBmB42n2rBmB，因?yàn)橐桓K兩端的拉力相等，即FAFB。證得，rA。四、基本訓(xùn)練1

19、 旋轉(zhuǎn)餐廳轉(zhuǎn)動一周的時間約為一小時，餐桌離轉(zhuǎn)軸的距離約為20m，請通過估算，說明就餐的顧客為什么感覺不到向心力的作用估算后可知顧客受到的向心力很小，所以感覺不到。2 在道路濕滑的情況下，無論行路還是駕車，都要降低速度轉(zhuǎn)彎，這是什么原因道路濕滑，地面摩擦所能提供的向心力很小，必須降低轉(zhuǎn)彎速度，才能保證安全。？3 一輛質(zhì)量m2.0×103kg的汽車在水平公路上行駛，經(jīng)過半徑r50m的彎路時，如果車速v72km/h，這輛汽車會不會發(fā)生側(cè)滑？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力Ffmax1.4×104N所需向心力為1.6×104N，超過最大靜摩擦力，汽車一定側(cè)滑。4 運(yùn)用圓周運(yùn)

20、動的知識可以測定子彈的速度。圖中紙質(zhì)圓筒繞中心軸O以角速度順時針旋轉(zhuǎn)，子彈以一定速度沿與軸線平行的方向，從圓筒的一個底面的A點(diǎn)射入，從另一個底面的B點(diǎn)射出，射入點(diǎn)與射出點(diǎn)所在半徑的夾角為，若圓筒的長度為l，求子彈的速度vv或，式中n為正整數(shù)。5 如圖中所示，為什么賽車場和鐵軌的彎道處，路基都要設(shè)計成傾斜的賽車速度很高，火車質(zhì)量很大，轉(zhuǎn)彎時都需要很大的向心力，僅僅依靠地面摩擦力作為向心力，往往還不夠。把路基設(shè)計成傾斜，可以利用斜面支持力的水平分力補(bǔ)充向心力，以保障安全。？6 圖中所示的光滑水平面中央有一圓孔，一根細(xì)線穿過圓孔，它的兩端分別跟質(zhì)量為m的小球和質(zhì)量為M的鉤碼相連，如果小球在水平面上做

21、半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，鉤碼位置保持不變，小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力是多少？線速度是多少？在運(yùn)動過程中，如果小球的線速度減小了，將會發(fā)生什么現(xiàn)象F向Mg；Mg，v；在運(yùn)動過程中，如果小球線速度減小，Mg將大于小球所需要的向心力，小球運(yùn)動半徑減小，鉤碼將豎直向下運(yùn)動，最后小球到達(dá)圓心。？7 質(zhì)量為6×103kg的汽車，以10m/s的速度駛過半徑為80m的圓環(huán)形水平車道，則地面與輪胎間摩擦因數(shù)至少為多大，才能提供足夠的向心力，保證行車安全0.125？8 飛機(jī)進(jìn)行特技飛行表演時，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若圓周半徑r200m，飛行員的質(zhì)量m75kg，飛機(jī)經(jīng)過最高點(diǎn)P時飛行員對座位的壓力恰好為

22、零。求此時飛機(jī)的速度大小vm/s45m/s。9 在質(zhì)量為M的小桶中盛上質(zhì)量為m的水，小桶拴在長為l的繩子一端，繩的另一端用手握住，使小桶在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，為使水不從小桶內(nèi)流出，小桶轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時的線速度至少應(yīng)該多大v？10 在課本第56頁的圖5-15中，O是一個小爐，金屬銀在其中熔化并蒸發(fā)，銀原子由小孔逸出，穿過狹縫S1、S2成分子射線進(jìn)入抽空區(qū)域，圓筒C可繞水平軸A以角速度100rad/s轉(zhuǎn)動。若C不轉(zhuǎn)，分子束穿狹縫S2進(jìn)入圓筒，投射到弧形玻璃板G上的b1點(diǎn)，并粘附在該處。當(dāng)C以角速度轉(zhuǎn)動時，將發(fā)現(xiàn)有分子粘附在G板上的b2處，量得b1和b2間的弧長s1cm，已知圓筒半徑為R10cm，且A

23、b1Ab2r9cm。試求這些分子的速度大小81m/s。11 圖中過山車由a點(diǎn)從靜止出發(fā)依次通過b、c、d點(diǎn)，請根據(jù)該圖提出有關(guān)的物理問題，看誰提的問題又多又好，看誰能回答提出的問題。12 閱讀以下短文，并用自己的語言回答“履帶式兩棲裝甲車是如何在水上行走的”，如你認(rèn)為還沒有完全講清楚，請查找有關(guān)資料進(jìn)一步說明。履帶式兩棲裝甲車是如何在水上行走的？坦克裝甲車號稱陸軍之王，圖中是中國新型反恐兩棲裝甲戰(zhàn)車首次下水試航。它們在攻擊能力、機(jī)動能力和防護(hù)能力的結(jié)合上具有其他任何軍事裝備都無法比擬的獨(dú)特優(yōu)勢，無論多么復(fù)雜的地形，都擋不住它們滾滾向前的步伐。我國和世界上許多國家都擁有以坦克裝甲車為主要裝備的機(jī)

24、械化部隊(duì)。其中的履帶式兩棲裝甲車及其各種變型車，不僅能爬坡越溝，而且能涉水渡河；不僅具有良好的越野性能，而且兼?zhèn)湟欢ǖ母《赡芰?。人們一定會問：這種由鋼鐵堆成的龐然大物，是如何在水上行走的呢？船在水上行走，小船靠櫓槁，靠雙槳，大船靠由發(fā)動機(jī)帶動的螺旋槳。那么履帶式兩棲裝甲車靠什么呢？履帶式兩棲裝甲車主要靠由發(fā)動機(jī)帶動的履帶劃水。履帶就好比是裝甲車在陸地上行走的雙腳，在水上行走的雙槳。大家知道，履帶在水中的某一階段做圓周運(yùn)動（其余階段做直線運(yùn)動），但就如同電風(fēng)扇在空中旋轉(zhuǎn)一樣，一般只會在原地轉(zhuǎn)動，是不能前進(jìn)的，兩棲裝甲車的研制人員，在履帶的上方以及前后兩端，給它裝上位置和尺寸恰當(dāng)?shù)膿跄喟搴蛽跛郑?/p>

25、其在水上的功能就是減小履帶劃水時水對上半部分履帶的反作用力，使車輛得以前進(jìn)（或后退）?？柯膸澦?，行駛的速度是很慢的，一般一小時走7km左右。為了提高速度，研制人員除在不超重的前提下增大發(fā)動機(jī)馬力之外，還想了許多輔助的辦法，比如，在車體尾部加裝噴水推進(jìn)器或螺旋槳推進(jìn)器，在甲板上安裝防浪板。特別是改進(jìn)車體的形狀，由擋水型改為滑水型（流線型），在流體動力的作用下，隨著速度的增加，車體的入水部分將逐漸被托出水面，以減少水的阻力。現(xiàn)在世界上先進(jìn)的兩棲裝甲突擊車，其航速已達(dá)每小時30km以上。C 離心現(xiàn)象一、學(xué)習(xí)要求知道發(fā)生離心現(xiàn)象的原因，并能聯(lián)系課本中的實(shí)際例子說明離心現(xiàn)象的應(yīng)用和防范。通過學(xué)習(xí)利用和

26、防范離心現(xiàn)象的實(shí)例，感受科學(xué)知識轉(zhuǎn)化為技術(shù)應(yīng)用的過程。通過防范離心象的實(shí)例，懂得關(guān)愛生命，注重安全的意義。通過對離心力概念的剖析，增強(qiáng)科學(xué)表述見解意識。二、要點(diǎn)辨析1產(chǎn)生離心現(xiàn)象的原因簡單地說，產(chǎn)生離心現(xiàn)象的原因是原來做圓周運(yùn)動的物體，向心力突然消失或減少。當(dāng)物體所受外力與所需的向心力具有不同關(guān)系時，將發(fā)生不同的現(xiàn)象-如果合外力等于物體所需的向心力時，物體做勻速圓周運(yùn)動；做勻速圓周運(yùn)動時，若合外力突然等于零，物體由于慣性做勻速直線運(yùn)動，逐漸遠(yuǎn)離圓心；當(dāng)合外力小于物體所需向心力而不等于零時，物體脫離原來的圓周軌道，逐漸遠(yuǎn)離圓心沿某曲線運(yùn)動；當(dāng)合外力大于物體所需向心力時，物體脫離原來的圓周軌道，逐

27、漸接近圓心沿某曲線運(yùn)動。合外力不等于所需向心力時，物體運(yùn)動曲線的形狀取決于合外力的變化情況和物體的初速度。2離心節(jié)速器離心節(jié)速器的結(jié)構(gòu)看上去十分復(fù)雜，其實(shí)只要抓住“離心式飛錘”這一主要構(gòu)件，就不難掌握它的工作原理當(dāng)與“離心式飛錘”相連的轉(zhuǎn)軸不轉(zhuǎn)時，飛錘下垂至最低位置。當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，飛錘隨之一起轉(zhuǎn)動，位置上升，由連接飛錘的拉桿提供向心力-轉(zhuǎn)速越高，所需向心力越大，飛錘的位置也越高，再通過套筒帶動控制機(jī)構(gòu)，控制動力大小，從而達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的目的。課本圖5-29中套筒與杠桿相連，通過杠桿控制蒸汽閥門，從而控制蒸汽流量，達(dá)到控制機(jī)軸轉(zhuǎn)速的目的，該圖中蒸汽帶動機(jī)軸轉(zhuǎn)動的部分未畫出。3防止車輛轉(zhuǎn)彎打滑車輛轉(zhuǎn)

28、彎打滑是一個離心現(xiàn)象，它是在路面所能提供的向心力小于車輛所需要的向心力的條件下發(fā)生的。因此，我們可以從兩方面來考慮如何防止打滑，一方面考慮車輛轉(zhuǎn)彎需要的向心力與什么因素有關(guān)，另一方面考慮提供的向心力與什么因素有關(guān)，就不難提出防止打滑的建議。4“離心力”“離心力”這個概念不科學(xué)。雖然我們經(jīng)常聽到或說起“離心力”三個字，學(xué)過物理課程以后希望大家要養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣，再不要用“離心力”這個“詞”了，為什么呢？首先，“離心力”不是“向心力”的反作用力，因?yàn)椤跋蛐牧Α笔且孕Ч麃砻?，它是真?shí)存在的，而如果認(rèn)為“離心力”作用在發(fā)生離心現(xiàn)象的物體上，我們將找不到施力物。同時，我們也找不到“離心力”的受力物

29、，我們不能認(rèn)為“離心力”是作用在發(fā)生離心現(xiàn)象的物體上，因?yàn)榘l(fā)生離心現(xiàn)象的原因已經(jīng)分析得很清楚，是向心力減少或向心力消失，并不需要“離心力”存在。學(xué)過物理課程后，我們應(yīng)該能識別習(xí)慣中普遍使用的某些錯誤概念。三、例題分析【示例】圖5-4中轉(zhuǎn)臺可繞其中心豎直軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺中心放一個質(zhì)量為m的物體A，轉(zhuǎn)臺上離中心距離為l處再放一個質(zhì)量同為m的物體B，兩物體與水平臺面的最大靜摩擦力等于各自重力的k倍，現(xiàn)用一根不可伸長的輕質(zhì)繩將它們連接在一起，當(dāng)轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時，要使物體與轉(zhuǎn)臺間不發(fā)生相對滑動，試分析兩物體的受力情況，并回答轉(zhuǎn)臺的角速度是否有最大值。【解答】首先確定B物體為研究對象，當(dāng)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動時，B物體隨轉(zhuǎn)臺

30、做勻速圓周運(yùn)動，開始僅靠指向圓心的靜摩擦力即可維持圓周運(yùn)動，當(dāng)角速度增大時，還需要繩的拉力，在豎直方向上，B物體受到的重力mg和轉(zhuǎn)臺對B物體的支持力FNB相平衡，其受力示意圖如圖5-5（b）所示，而A物體受力示意圖如圖5-5（a）所示，A作為位于軸心的質(zhì)點(diǎn)，不做圓周運(yùn)動，沿半徑方向的靜摩擦力和繩的拉力平衡，說明繩的拉力也有最大值，就是A物體受到的最大靜摩擦力。于是，使B物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力由B物體受到的靜摩擦力和繩對B物體的拉力提供，如果轉(zhuǎn)速越大，所需靜摩擦力也越大，直至達(dá)到最大靜摩擦力。也就是說轉(zhuǎn)臺的角速度有最大值，超過最大值，兩物體都要被甩出平臺。四、基本訓(xùn)練1 在人們常見到的以下現(xiàn)

31、象中，屬于離心現(xiàn)象的是ABC（ ）（A）舞蹈演員在表演旋轉(zhuǎn)動作時，裙子會張開（B）在雨中若把傘柄轉(zhuǎn)動一下，傘面上的雨水將會很快地沿傘面運(yùn)動，到達(dá)邊緣后雨水將沿切線方向飛出（C）滿載黃砂或石子的卡車，在急轉(zhuǎn)彎時，部分黃砂或石子會被甩出（D）守門員把足球踢出后，球在空中沿著弧線運(yùn)動2 一圓盤可繞通過圓盤中心O且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動。在圓盤上放置一木塊，當(dāng)圓盤勻角速轉(zhuǎn)動時，木塊隨圓盤一起運(yùn)動，那么此時B（ ）（A）木塊受到圓盤對它的摩擦力，摩擦力方向背離圓盤中心（B）木塊受到圓盤對它的摩擦力，摩擦力方向指向圓盤中心（C）因?yàn)槟Σ亮偸亲璧K物體運(yùn)動，所以木塊所受圓盤對它的摩擦力的方向與木塊的運(yùn)動方向

32、相反（D）因?yàn)閳A盤與木塊是相對靜止的，所以圓盤與木塊之間無摩擦力3 物體放置在旋轉(zhuǎn)的水平圓臺上，當(dāng)圓臺的轉(zhuǎn)速增大時，該物體仍與圓臺保持相對靜止，則AD（ ）（A）物體所受的靜摩擦力增大（B）物體對圓臺的彈力增大（C）圓臺對物體的最大靜摩擦力增大（D）物體所受的合力增大4 有一種大型游戲器械，它是一個圓筒形的大容器，游客進(jìn)入容器后靠筒壁坐著，如圖所示。當(dāng)圓筒開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速逐漸增大時，游客會感到自己被緊緊地壓在筒壁上不能動彈。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大到一定程度時，突然地板與坐椅一起向下坍落，游客們大吃一驚，但他們都驚奇地發(fā)現(xiàn)自己是安全的。請回答：這時人們做圓周運(yùn)動所需的向心力是由什么力提供的？人們自身所受重力又

33、是被什么力所平衡做圓周運(yùn)動所需的力是圓筒壁對游客的壓力，沿半徑方向指向圓筒軸線。游客自身重力是被圓筒對游客的摩擦力平衡，該摩擦力的方向豎直向上，只要圓筒轉(zhuǎn)速足夠高，圓筒對游客提供的向心力即正壓力就足夠大，摩擦力也足以平衡游客的重力。？5 水平轉(zhuǎn)臺上放有兩個物體A和B，它們隨轉(zhuǎn)臺一起勻速轉(zhuǎn)動無相對滑動，如果它們質(zhì)量之比mAmB21，離轉(zhuǎn)軸距離之比32，則它們所受靜摩擦力之比FfA：FfB_，線速度之比vA：vB31，32_。6 在水平轉(zhuǎn)盤上放兩塊相同木塊A和B，木塊A離轉(zhuǎn)軸較遠(yuǎn)，木塊B離轉(zhuǎn)軸較近，當(dāng)轉(zhuǎn)盤越轉(zhuǎn)越快時，木塊B不容易滑動，木塊A容易飛出，造成這種現(xiàn)象的原因是C（ ）（A）因?yàn)槟緣KA受的向心力比較大，向心力幫助它飛出（B）因?yàn)锳B，所以木塊A容易打滑而飛出（C）因?yàn)樽畲箪o摩擦力相同，而木塊A所需向心力比木塊B所需向心力D大，所以木塊A容易打滑而飛出（D）由于木塊A、B所受靜摩擦力不同，木塊A所受靜摩擦力大，應(yīng)當(dāng)不容易飛出，故本題所述現(xiàn)象不可能發(fā)生7 在旋轉(zhuǎn)的圓筒內(nèi)壁上緊貼一個物體，物體隨圓筒一起運(yùn)動，當(dāng)圓筒的轉(zhuǎn)速增大后，該物體仍處在原來位置，則BD（ ）（A）物體受到的靜摩擦力增大（B）物體對圓筒的彈力增大（C）圓筒對物體的最大靜摩擦力增大（D）物體受到的合力增大8 圖中所示是上節(jié)示例2中用來研究圓周運(yùn)動的儀器，球A