高中生對圓周運動的生活運用研究

吳俊臻(廣東梅縣東山中學(xué) 廣東 梅縣 514011)

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

1 圓周運動的相關(guān)概念

圓周運動本身與角速度與線速度這兩個概念是有關(guān)的，線速度本身是矢量，若是物體呈現(xiàn)出圓周運動的狀態(tài)，線速度大小是每一處相同的，這種情況下是勻速圓周運動。但是由于線速度的方向是在變化的，因此這種運動方式依舊是變速運動，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行圓周運動的時候，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)出圓周運動的時候，運動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 圓周運動的運動與受力分析

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

2．2圓周運動的受力分析。圓周運動的實際過程中，物體還是會有一定的加速度，結(jié)合牛頓定律可以知道，物體的合外力是0，而物體在圓周運動中合外力并不是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際的運動方向垂直的，而物體在進行圓周運動的時候，速度的方向始終在圓周某點的切線上，合外力一定在方向上是指向軌跡的圓心。因此圓周運動的受力特點就是不為零，并且是指向圓心。

3 圓周運動在生活中的實際應(yīng)用案例

3．1火車過彎道。火車在過彎道的時候，實際上就是一種圓周運動，火車是具備一定向心加速度，火車的車輪上安裝了一個突出輪緣，若是在過彎道的時候，鐵路內(nèi)外軌在高度上是一致的，那么外側(cè)輪緣就會對外側(cè)軌道造成擠壓，這樣容易造成外軌形變，那么外軌對輪緣產(chǎn)生的彈力也就造成了火車在過彎道的時候收到的向心力。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。若是在下雨的時候旋轉(zhuǎn)傘面上有水的雨傘，這個時候就會發(fā)現(xiàn)雨滴會沿著雨傘邊沿飛出來，若是用細(xì)線拴著一個石子，石子就會產(chǎn)生圓周運動，而在撒手以后石子會飛向遠(yuǎn)方。這也是說明若是物體在進行著圓周運動，失去了向心力的時候，或者是向心力不足，就會遠(yuǎn)離圓心進行運動，這樣的運動方式就是離心運動。離心運動在生活中也是廣泛運用的，家中常用的洗衣機配合甩干桶，旋轉(zhuǎn)式的拖把，這些在生活中就是離心運動的奠定離子。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，所以水滴就會被甩出去，同時半徑越大的情況下，離心運動也就更加明顯，水分也是非常容易離開，這樣衣服就會更容易被甩干。

3．3陶瓷器的制作。陶瓷器的制作過程對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動。陶瓷器的制作過程中需要制作者運用一定的技巧，但是泥料就是在不斷進行著圓周運動，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，而任何的曲線實際上就是圓周組成的，圓周運動實際生活中運用是非常廣泛的，這些運動模型的研究可以加強自身對圓周運動的理解，便于日后對圓周運動進行更加深入地學(xué)習(xí)。