高中生对圆周运动的生活运用研究

吴俊臻(广东梅县东山中学 广东 梅县 514011)

前言:圆周运动的表现就是，物体运动的轨迹为圆周，也是比较常见的曲线运动，在日常生活中诸多的事物体现出圆周运动的，也是圆周运动在生活中的实际体现，这些圆周运动的实际生活运用，若是加强观察以及分析，有助于对圆周运动这部分知识的深入学习。

1 圆周运动的相关概念

圆周运动本身与角速度与线速度这两个概念是有关的，线速度本身是矢量，若是物体呈现出圆周运动的状态，线速度大小是每一处相同的，这种情况下是匀速圆周运动。但是由于线速度的方向是在变化的，因此这种运动方式依旧是变速运动，这里的匀速指的是速率不产生变化。而角速度则是物体在进行圆周运动的时候，速度的快慢可以用于圆心连线所经过的角度快慢体现。物体在一定时间内经过的弧长相等。那么转过的角度也是相等的，所谓匀速圆周就是角速度不变。物体呈现出圆周运动的时候，运动的方向是在不断变化的，因此还是有加速度存在，物体受到的合力是指向圆心的，因此加速度也指向了圆心。

2 圆周运动的运动与受力分析

2．1圆周运动的运动分析。在圆周运动中，若是物体运动时候的速度大小始终保持着一直，物体就是在进行着匀速圆周，若是速度大小在产生变化，就是变速圆周。若是物体始终将运动轨迹保持在一个水平面上，物体进行的就是水平面圆周运动，若是在竖直面内则进行的就是竖直面圆周运动。而物体在进行圆周运动的时候，速度的方向始终在圆周某点的切线上。由于切线无时无刻不在变化着方向，所以物体在圆周运动中虽然速度的大小很多时候是不变的，但是速度方向却是在始终变化，因此圆周运动本质上始终都是变速运动。

2．2圆周运动的受力分析。圆周运动的实际过程中，物体还是会有一定的加速度，结合牛顿定律可以知道，物体的合外力是0，而物体在圆周运动中合外力并不是0，只是速度的大小有变化或者不变的区别，合外力的方向是与物体实际的运动方向垂直的，而物体在进行圆周运动的时候，速度的方向始终在圆周某点的切线上，合外力一定在方向上是指向轨迹的圆心。因此圆周运动的受力特点就是不为零，并且是指向圆心。

3 圆周运动在生活中的实际应用案例

3．1火车过弯道。火车在过弯道的时候，实际上就是一种圆周运动，火车是具备一定向心加速度，火车的车轮上安装了一个突出轮缘，若是在过弯道的时候，铁路内外轨在高度上是一致的，那么外侧轮缘就会对外侧轨道造成挤压，这样容易造成外轨形变，那么外轨对轮缘产生的弹力也就造成了火车在过弯道的时候收到的向心力。但是火车本身的质量是非常大的，若是用这样的方式来产生向心力，火车的轮缘与外轨之间产生的作用力过大，对火车与轨道来说都是非常容易造成损坏的。因此在轨道设计中外轨要比内轨更高一些。

3．2旋转有水的雨伞。若是在下雨的时候旋转伞面上有水的雨伞，这个时候就会发现雨滴会沿着雨伞边沿飞出来，若是用细线拴着一个石子，石子就会产生圆周运动，而在撒手以后石子会飞向远方。这也是说明若是物体在进行着圆周运动，失去了向心力的时候，或者是向心力不足，就会远离圆心进行运动，这样的运动方式就是离心运动。离心运动在生活中也是广泛运用的，家中常用的洗衣机配合甩干桶，旋转式的拖把，这些在生活中就是离心运动的奠定离子。在甩干桶中湿衣服旋转，水滴和衣服的附着力为水滴提供了向心力，而转速不断增加，由于附着力不足，没法为水滴提供足够的向心力，所以水滴就会被甩出去，同时半径越大的情况下，离心运动也就更加明显，水分也是非常容易离开，这样衣服就会更容易被甩干。

3．3陶瓷器的制作。陶瓷器的制作过程对于人们来说也并不是未知的，如今多数人通过各类渠道了解到，陶瓷器制作其实就是将泥料放到旋转工作盘上，手工完成陶瓷器的制作，这些陶瓷器的结构多数是轴对称，而生活中用到的花瓶、茶杯等，都是在烧制之前制作出胚胎，制作的过程就是圆周运动。陶瓷器的制作过程中需要制作者运用一定的技巧，但是泥料就是在不断进行着圆周运动，最终经过人们的制作成为各类形态。

结论:总之，圆在中国本身是象征着美好，圆周轨迹也是非常符合人们的审美需求，诸多生活中的日用品都是呈现出圆的样子，而任何的曲线实际上就是圆周组成的，圆周运动实际生活中运用是非常广泛的，这些运动模型的研究可以加强自身对圆周运动的理解，便于日后对圆周运动进行更加深入地学习。