内容正文:
02.向心力
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问题:
小球受到几个力的作用?
重力,支持力,拉力
合力的方向有什么特征?
始终指向圆心向心力
向心力的作用效果是什么?
向心力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
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问题:
旋转飞椅受到几个力的作用?
重力,拉力
合力的方向有什么特征?
始终指向圆心向心力
向心力的作用效果是什么?
向心力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
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一.向心力
定义:做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心,这个指向圆心的力就叫作向心力
注意:
①向心力的方向始终在发生变化,是变力。
②向心力始终指向圆心。
③向心力与速度垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
④向心力是根据作用效果命名的力,受力分析不能说受到向心力。
问题:向心力是由什么力提供的呢?
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实例分析:是谁提供了向心力?
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实例分析:是谁提供了向心力?
注意:
⑤向心力可以由某个力提供,也可以由合力,或者某个力的分力提供
问题:向心力的大小与什么物理量有关?
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二.探究向心力的大小
1.定性感受
向心力与物体的半径,质量,运动的快慢有关系。
问题:向心力与他们存在什么样的定量关系?
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二.探究向心力的大小
2.定量探究
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向心力的大小: 学生探究
精确的实验表明:
本实验采用的方法:
控制变量法。
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例1.下面关于向心力的叙述中,错误的是( )
A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心,所以是一个变力
B.做匀速圆周运动的物体,除了受到别的物体对它的作用力外,还一定受到一个向心力的作用
C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力,也可以是这些力中某几个力的合力,或者是某一个力的分力
D.向心力只改变物体速度的方向,不改变物体速度的大小
B
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例2.如图所示,长为L的细线,拴一质量为m的小球,细线上端固定,让小球在水平面内做匀速圆周运动,求细线与竖直方向成θ角时:(重力加速度为g)
(1)细线拉力的大小
(2)小球合力的大小
(3)小球线速度的大小
(4)小球角速度的大小
(5)小球周期的大小
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圆周运动。
减速曲线运动。
加速曲线运动。
知识回顾:当力与速度不在一直线的作用效果
1.合外力与速度夹角θ=900物体做
2.合外力与速度夹角θ>900物体做
3.合外力与速度夹角θ<900物体做
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三.变速圆周运动和一般曲线运动
1.匀速圆周运动合力:指向圆心
2.变速圆周运动合力:
并不指向圆心,把F分解,
3.一般曲线运动:
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例3.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由 M向N 行驶,速度逐渐减小,图中甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向,你认为哪种是正确的?为什么?
答:力指向凹面甲,丁错误,乙图末速度只可能无限趋近F方向,只有丙图可能正确。
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例4.用细线拴住一球做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )
A.在线速度一定情况下,线越长越易断
B.在线速度一定情况下,线越短越易断
C.在角速度一定情况下,线越长越易断
D.在角速度一定情况下,线越短越易断
例5.一个物体做匀速圆周运动,在运动过程中一定不发生变化的物理量是( )
A.向心力 B.线速度 C.角速度 D.合外力
BC
C
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例6.如图所示,长为L的轻杆,一端固定一个质量为m的小球,另一端固定在水平转轴O上,杆随用转轴O竖直平面内匀速转动,角速度为ω,某时刻杆对球的作力恰好与杆垂直,则此时杆与水平面的夹角是( )
A. B.
C. D.
A
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例7.如图所示,半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动,小橡皮块紧帖在圆筒内壁上,它与圆筒的摩擦因数为μ,现要使小橡皮不落下,则圆筒的角速度至少多大?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
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例8.如图所示,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R=0.5 m,离水平地面的高度H=0.8 m,物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4 m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10