高考物理课件 运动——马格努斯滑翔机

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Glue the bttms f tw light cups tgether t make a glider. Wind an elastic band arund the centre and hld the free end that remains. While hlding the glider, stretch the free end f the elastic band and then release the glider. Investigate its mtin.
将两个轻质杯子的底部粘在一起来制作一个滑翔机。将一根弹性带子(band)缠绕在滑翔机的中心并抓住余下的自由端。当握着滑翔机时，拉伸带子的自由端然后释放滑翔机。研究它的运动。
当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。 在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。
下部与空气速度方向相同，速度快，压强小
上部与空气速度方向相反，速度小，压强大
重力对高速旋转中的陀螺产生的对支撑点的力矩不会使其发生倾倒，而发生小角度的进动。 简单来说，即物体转动时的离心力会使其自身保持平衡。
探究不同发射角度的运动轨迹
（2）0-20°仰角发射
（3）0-20°俯角发射
（2） 0-10°仰角发射轨迹
（3） 0-10°俯角发射轨迹
对于沿着旋转轴垂直方向的平移运动球体
F = 升力 =流体的密度v = 速度A = 横截面积CL = 升力系数
通过类比球体与类圆柱体，不难发现，当速度越快时，升力越大，反之，升力越小。
受力及数据分析（平射或略微下射）
水平发射，初速度产生的升力与重力平衡，发射后一段时间内运动轨迹为水平。
受力及数据分析（向上发射）
仰角发射，向上运动，速度由最大初速度逐渐降低，升力减小，逐渐小于重力。
至最高点处向上速度为0，由于重力向下运动
刚刚射出，俯冲过程，速度大，升力大，向上运动。
向上运动，速度降低，升力减小，小于重力，由于惯性继续上升。
注意事项：1、控制变量
控制旋转皮筋的匝数相同
注意事项：2、旋转方向 从侧面看，向右飞行时为逆时针，向左飞行时为顺时针。 若旋转方向错误，则升力方向向下，柱体会迅速下落，甚至向后偏。
注意事项：2、旋转方向
受力方向朝向加速下落的方向
运动一段时间后运动方向趋于竖直，受力（升力）方向向后
注意事项：3、误差分析（1）空气流动（2）纸杯形状不规则（3）纸杯对称性无法保证完美（4）人控发射的误差
探究旋转对运动轨迹的影响
注意到马格努斯滑翔机必须使柱体旋转，初产生升力外，旋转应对其有另外的影响。
证明了陀螺效应是马格努斯滑翔机平稳运行的原因之一，滑翔机的旋转利于滑翔机的滑行。
结论： 马格努斯滑翔机的运动，一部分是因为马格努斯效应提供的升力； 另外其自身的旋转也时其运动更加稳定，即陀螺效应也有助于其平稳运动。
展望： 将用计算机模拟马格努斯滑翔机的飞行过程，整理飞行过程的数据，进行进一步定量分析。