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6向心力 1 小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 你牽繩的手有什么感覺 2 如果突然松手 將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象 物體能夠做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 必定存在加速度 一定受到力的作用 那么上述的物體受幾個(gè)力 所受的外力有何特點(diǎn) 小球受力分析 G FN F O F F F v v v O 結(jié)論 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 合外力指向圓心 且與 垂直 速度v FN與G相平衡 所以合力為F 一 向心力的特點(diǎn) 1 方向時(shí)刻發(fā)生變化 始終指向圓心且與速度方向垂直 2 向心力的作用 只改變線速度的方向 或產(chǎn)生向心加速度 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到一個(gè)指向圓心的合力 這個(gè)合力叫做向心力 使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒有相對(duì)滑動(dòng) 你可以分析物體受到的力嗎 物體受重力 支持力 靜摩擦力 合外力為靜摩擦力 方向指向圓心 二 向心力的來源 什么力提供向心力 豎直方向 Ff G水平方向 F合 FN FN提供向心力 即合力提供向心力 豎直方向 FNcos mg水平方向 F合 mgtan 什么力提供向心力 總結(jié) 向心力是根據(jù)效果命名的力 并不是一種新的性質(zhì)的力 向心力的來源 可以是重力 彈力 摩擦力等各種性質(zhì)的力 也可以是幾個(gè)力的合力 還可以是某個(gè)力的分力 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 由合力提供向心力 分析向心力來源的思路 1 明確研究對(duì)象 2 確定圓周運(yùn)動(dòng)所在的平面 明確圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡 半徑及圓心位置 3 進(jìn)行受力分析 分析指向圓心方向的合力即向心力 例1 請(qǐng)分析以下圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來源 拉力FT和重力mg的合力提供向心力 空氣的作用力與重力的合力提供向心力 用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式 1 實(shí)驗(yàn)器材有哪些 2 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理 怎樣達(dá)到驗(yàn)證的目的 3 實(shí)驗(yàn)過程中要注意什么 需測(cè)量哪些物理量 記錄哪些數(shù)據(jù) 4 實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生誤差的原因主要有哪些 注 d1指懸掛點(diǎn)到紙面的距離 d2指球心到紙面的距離 d指懸掛點(diǎn)到球心的距離 三 向心力的大小 向心力Fn與物體質(zhì)量m 圓周半徑r和角速度 都有關(guān)系 Fn mr 2 根據(jù)推導(dǎo)出向心力的另一表達(dá)式 對(duì)力與運(yùn)動(dòng)的理解 力與速度同一直線時(shí) 力只改變速度大小 不改變速度方向 力與速度垂直時(shí) 力只改變速度方向 不改變速度大小 力與速度成其他任意角度時(shí) 根據(jù)力的分解與合成將力分解到速度所在直線和與速度垂直的直線上 則力既改變速度大小 同時(shí)也改變速度方向 例2 小球做圓錐擺時(shí) 細(xì)繩長(zhǎng)L 與豎直方向成 角 求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度 L 小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 由牛頓第二定律 即 解析 小球的向心力由FT和G的合力提供 例3 如圖 半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng) 小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上 它與圓筒的摩擦因數(shù)為 現(xiàn)要使小橡皮不落下 則圓筒的角速度至少多大 解析 小橡皮受力分析如圖 小橡皮恰不下落時(shí) 有 Ff mg其中 Ff FN而由向心力公式 FN m 2r解以上各式得 四 變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng) 1 變速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力也指向圓心嗎 變速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小是怎么改變的 2 怎么分析研究一般的曲線運(yùn)動(dòng) 做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的力 Fn Ft 結(jié)論 同時(shí)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)就是變速圓周運(yùn)動(dòng) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)切向加速度為零 加速 Ft 切向分力 它產(chǎn)生切向加速度 改變速度的大小 Fn 向心分力 它產(chǎn)生向心加速度 改變速度的方向 把一般曲線分割為許多極短的小段 每一段都可以看作一小段圓弧 而這些圓弧的彎曲程度不一樣 表明它們具有不同的曲率半徑 在注意到這點(diǎn)區(qū)別之后 分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí) 就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法對(duì)一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行處理了 處理一般曲線運(yùn)動(dòng)的方法 3 向心力的大小 2 向心力的作用效果 1 向心力的方向 4 變速圓周運(yùn)動(dòng)中的合力并非向心力 在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合力充當(dāng)向心力 指向圓心 改變速度的方向 1 下列關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力的說法中 正確的是 A 物體除受到其他的力外還要受到一個(gè)向心力B 物體所受的合外力提供向心力C 向心力是一個(gè)恒力D 向心力的大小一直在變化 B 2 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 其加速度的數(shù)值必定 A 跟其角速度的平方成正比B 跟其線速度的平方成正比C 跟其運(yùn)動(dòng)的半徑成反比D 跟其運(yùn)動(dòng)的線速度和角速度的乘積成正比 D 3 甲乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 其質(zhì)量之比為1 2 轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為1 2 在相同時(shí)間內(nèi)甲轉(zhuǎn)過4周 乙轉(zhuǎn)過3周 則它們的向心力之比為 A 1 4B 2 3C 4 9D 9 16 C 4 一個(gè)小球在豎直放置的光滑圓環(huán)的內(nèi)側(cè)槽內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 如圖所示 則關(guān)于小球加速度的方向的說法中正確的是 A 一定指向圓心B 一定不指向圓心C 只有在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)指向圓心D 不能確定是否指向圓心 A v