内容正文:
6.2 向心力
第六章 圆周运动
小游戏:选用倒置的玻璃杯搬运乒乓球,两个杯子自由选择
要求:杯子必须脱离桌面
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转得快
转得慢
转得快,乒乓球在杯内做圆周转动,
转得慢,乒乓球掉了下来
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无论转动快慢乒乓球都会掉下来
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问题1:为什么快速做圆周运动的乒乓球在一个杯子中不会掉下来,在另一个杯子中会掉下来呢?
问题2:究竟做圆周运动的乒乓球有什么样的受力特点呢?
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问题1:杯子侧壁的弹力是怎样产生的?
小球挤压侧壁使侧壁发生形变产生的。挤压侧壁,说明圆周运动的小球有远离圆心的运动趋势。
问题2:杯子侧壁的弹力方向如何?
弹力方向与接触面垂直,也就是与侧壁的切面垂直,即弹力方向总是沿半径方向指向圆心。
归纳:小球在运动的每一瞬间,都有沿切线远离圆心的趋势,
正是该弹力把小球拉到圆周上,使小球做圆周运动
实验1:小球在近似光滑的直筒杯底部做圆周运动,试对小球进行受力分析
G
FN
F
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G
FN
F
O
合力
实验2:小球在细线的牵引下,在光滑桌面上匀速圆周运动,试对小球进行受力分析。
小球所受合力为细线的拉力,拉力沿着绳子指向圆心。拉力即为使小球做匀速圆周运动的力。
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思考:什么力使乒乓球做圆周运动?
实验3:对乒乓球在倒置的光滑玻璃杯中圆周运动进行受力分析。
杯口小、底部大的杯子
G
重力和支持力的合力或者支持力的水平分力
FN
F合
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合力不指向圆心,也没有指向圆心的分力,所以无法完成圆周运动,会掉下来。
杯口大、底部小的杯子
G
FN
F合
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物体 实验 共同点 指向圆心的力来源
小球
小球
乒乓球
结论
弹力
细绳拉力
G和FN的合力或FN的水平分力
(1)都做圆周运动
(2)都受到一个始终指向圆心的力
做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力的作用,这个力叫向心力。显然为效果力
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1. 定义:做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力,叫向心力。
4. 效果:只改变 v 的方向,不改变 v 的大小。
3. 方向:始终指向圆心 ( 与 v