高中生對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的生活運(yùn)用研究

吳俊臻(廣東梅縣東山中學(xué) 廣東 梅縣 514011)

前言:圓周運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)就是，物體運(yùn)動(dòng)的軌跡為圓周，也是比較常見的曲線運(yùn)動(dòng)，在日常生活中諸多的事物體現(xiàn)出圓周運(yùn)動(dòng)的，也是圓周運(yùn)動(dòng)在生活中的實(shí)際體現(xiàn)，這些圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際生活運(yùn)用，若是加強(qiáng)觀察以及分析，有助于對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)這部分知識(shí)的深入學(xué)習(xí)。

1 圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)概念

圓周運(yùn)動(dòng)本身與角速度與線速度這兩個(gè)概念是有關(guān)的，線速度本身是矢量，若是物體呈現(xiàn)出圓周運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，線速度大小是每一處相同的，這種情況下是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。但是由于線速度的方向是在變化的，因此這種運(yùn)動(dòng)方式依舊是變速運(yùn)動(dòng)，這里的勻速指的是速率不產(chǎn)生變化。而角速度則是物體在進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，速度的快慢可以用于圓心連線所經(jīng)過的角度快慢體現(xiàn)。物體在一定時(shí)間內(nèi)經(jīng)過的弧長相等。那么轉(zhuǎn)過的角度也是相等的，所謂勻速圓周就是角速度不變。物體呈現(xiàn)出圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)的方向是在不斷變化的，因此還是有加速度存在，物體受到的合力是指向圓心的，因此加速度也指向了圓心。

2 圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)與受力分析

2．1圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析。在圓周運(yùn)動(dòng)中，若是物體運(yùn)動(dòng)時(shí)候的速度大小始終保持著一直，物體就是在進(jìn)行著勻速圓周，若是速度大小在產(chǎn)生變化，就是變速圓周。若是物體始終將運(yùn)動(dòng)軌跡保持在一個(gè)水平面上，物體進(jìn)行的就是水平面圓周運(yùn)動(dòng)，若是在豎直面內(nèi)則進(jìn)行的就是豎直面圓周運(yùn)動(dòng)。而物體在進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，速度的方向始終在圓周某點(diǎn)的切線上。由于切線無時(shí)無刻不在變化著方向，所以物體在圓周運(yùn)動(dòng)中雖然速度的大小很多時(shí)候是不變的，但是速度方向卻是在始終變化，因此圓周運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上始終都是變速運(yùn)動(dòng)。

2．2圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析。圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際過程中，物體還是會(huì)有一定的加速度，結(jié)合牛頓定律可以知道，物體的合外力是0，而物體在圓周運(yùn)動(dòng)中合外力并不是0，只是速度的大小有變化或者不變的區(qū)別，合外力的方向是與物體實(shí)際的運(yùn)動(dòng)方向垂直的，而物體在進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，速度的方向始終在圓周某點(diǎn)的切線上，合外力一定在方向上是指向軌跡的圓心。因此圓周運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)就是不為零，并且是指向圓心。

3 圓周運(yùn)動(dòng)在生活中的實(shí)際應(yīng)用案例

3．1火車過彎道。火車在過彎道的時(shí)候，實(shí)際上就是一種圓周運(yùn)動(dòng)，火車是具備一定向心加速度，火車的車輪上安裝了一個(gè)突出輪緣，若是在過彎道的時(shí)候，鐵路內(nèi)外軌在高度上是一致的，那么外側(cè)輪緣就會(huì)對(duì)外側(cè)軌道造成擠壓，這樣容易造成外軌形變，那么外軌對(duì)輪緣產(chǎn)生的彈力也就造成了火車在過彎道的時(shí)候收到的向心力。但是火車本身的質(zhì)量是非常大的，若是用這樣的方式來產(chǎn)生向心力，火車的輪緣與外軌之間產(chǎn)生的作用力過大，對(duì)火車與軌道來說都是非常容易造成損壞的。因此在軌道設(shè)計(jì)中外軌要比內(nèi)軌更高一些。

3．2旋轉(zhuǎn)有水的雨傘。若是在下雨的時(shí)候旋轉(zhuǎn)傘面上有水的雨傘，這個(gè)時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)雨滴會(huì)沿著雨傘邊沿飛出來，若是用細(xì)線拴著一個(gè)石子，石子就會(huì)產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng)，而在撒手以后石子會(huì)飛向遠(yuǎn)方。這也是說明若是物體在進(jìn)行著圓周運(yùn)動(dòng)，失去了向心力的時(shí)候，或者是向心力不足，就會(huì)遠(yuǎn)離圓心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這樣的運(yùn)動(dòng)方式就是離心運(yùn)動(dòng)。離心運(yùn)動(dòng)在生活中也是廣泛運(yùn)用的，家中常用的洗衣機(jī)配合甩干桶，旋轉(zhuǎn)式的拖把，這些在生活中就是離心運(yùn)動(dòng)的奠定離子。在甩干桶中濕衣服旋轉(zhuǎn)，水滴和衣服的附著力為水滴提供了向心力，而轉(zhuǎn)速不斷增加，由于附著力不足，沒法為水滴提供足夠的向心力，所以水滴就會(huì)被甩出去，同時(shí)半徑越大的情況下，離心運(yùn)動(dòng)也就更加明顯，水分也是非常容易離開，這樣衣服就會(huì)更容易被甩干。

3．3陶瓷器的制作。陶瓷器的制作過程對(duì)于人們來說也并不是未知的，如今多數(shù)人通過各類渠道了解到，陶瓷器制作其實(shí)就是將泥料放到旋轉(zhuǎn)工作盤上，手工完成陶瓷器的制作，這些陶瓷器的結(jié)構(gòu)多數(shù)是軸對(duì)稱，而生活中用到的花瓶、茶杯等，都是在燒制之前制作出胚胎，制作的過程就是圓周運(yùn)動(dòng)。陶瓷器的制作過程中需要制作者運(yùn)用一定的技巧，但是泥料就是在不斷進(jìn)行著圓周運(yùn)動(dòng)，最終經(jīng)過人們的制作成為各類形態(tài)。

結(jié)論:總之，圓在中國本身是象征著美好，圓周軌跡也是非常符合人們的審美需求，諸多生活中的日用品都是呈現(xiàn)出圓的樣子，而任何的曲線實(shí)際上就是圓周組成的，圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)際生活中運(yùn)用是非常廣泛的，這些運(yùn)動(dòng)模型的研究可以加強(qiáng)自身對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的理解，便于日后對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行更加深入地學(xué)習(xí)。