第四节 向心力.ppt

1、第四节 向心力,一、向心力：使物体做匀速圆周运动的力。,向心力是按效果命名的力。 效果：改变物体速度的方向，不改变速度的大小。,二、向心力的大小：由运动学情况决定需求。,向心力的方向：始终指向圆心。,向心力是变力！ 做匀速圆周运动的物体，合外力做向心力，指向圆心。,匀速圆周运动是变加速曲线运动！,提供向心力的力，常见的有：,重力（万有引力）、弹力、摩擦力等，,寻找向心力的方法：,或几个力的合力，,或某个力的分力。,1 找到转动物体的圆周、圆心和所在半径；（运动情况） 2 对转动物体受力分析； （受力情况） 3 寻找半径所在直线上的力或该方向上的分力。,寻找向心力的方法： 1 找到转动物体的圆周

2、、圆心和所在半径；（运动情况） 2 对转动物体受力分析； （受力情况） 3 寻找半径所在直线上的力或该方向上的分力。,光滑平面,练习：分析以下做匀速圆周运动的物体的向心力由哪些力提供。,物体实际（径向）受力提供当前运动所需向心力。,例1：一绳长为L，一端固定于光滑水平面上的O点，另一端系一质量为m的小球，使小球在水平面上做匀速圆周运动，其周期为T，小球受到_的作用，绳中张力的大小为_，。若保持周期不变，绳长变为原来的2倍，则绳中张力大小变为原来的_倍。若保持小球的线速度大小不变，绳长变为原来的2倍，绳中的张力的大小变为原来的_倍。,42Lm/T2,重力、支持力和绳子拉力,2,1/2,练习： 1

3、汽车沿着半径为25 m的圆形跑道行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的摩擦力的最大值为车重的1/10，要使汽车行驶过程中不致冲出圆跑道，车速最大不能超过_m/s。,5,思考：若车速超过该限定速度，会发生什么现象？,若物体实际受力不足以提供当前圆周运动所需向心力，则物体将无法维持当前的圆周运动，即远离圆心运动。 该现象称为离心现象。 （不存在离心力这个力）,练习： 2司机驾驶汽车在宽阔的道路上匀速前进，他突然发现正前方横亘着一堵长墙。假设汽车所受最大静摩擦力等于滑动摩擦力。为避免事故，司机是选择急刹车，还是匀速转弯，更安全？,汽车,R,A 若刹车，滑动摩擦力使车减速,a=g,B 若转弯，静摩

4、擦力做向心力,mg=mv2/R,S=v2/2a=v2/2g,R=v2/g,综上，R=2S 。刹车更安全。,练习： 3如图所示，一个圆柱形天空实验室的半径为R，里面的人处于完全失重状态。为了要模拟人受到重力的感觉，天空实验室将绕其轴线匀速转动。其角速度为_时，人恰似感觉受到如地面上的“重力”作用；角速度为_时，人似乎感觉受到3倍的重力。,例2：一小球系于轻绳的一端，手握绳的另一端使小球在竖直平面内做圆周运动， （1）小球在ABCDE各点时受哪些力作用？ （2）小球能通过圆周最高点的速度条件是什么？ （3）若绳不牢，在什么位置最易断，绳断后小球将做什么运动？,（1）小球受到重力G和绳子拉力T。,（

5、2）圆周最高点，G+T充当向心力。,（3）小球在最低点E速度最大，所需向心力最大。 此时 ，绳子拉力也最大，最易断。,若小球在E处绳子断，该处小球速度水平方向， 此后做平抛运动。,例2：一小球系于轻绳的一端，手握绳的另一端使小球在竖直平面内做圆周运动， （1）小球在ABCDE各点时受哪些力作用？ （2）小球能通过圆周最高点的速度条件是什么？,思考：若小球的机械能较小，理论上它到最高点的速度小于刚才计算所得的最小速度，会发生什么现象？,若小球速度较小， 圆周运动所需向心力小于实际受力， 则小球将向圆心靠近。 （实际上到不了圆周最高点） 该现象称为向心现象。,练习： 1质量为m的汽车以大小为v的速度通过半径为R的凸形桥的最高点时，桥面对汽车的支持力大小为_。以速度v通过半径为R的凹形地的最低点时，桥面对汽车的支持力大小为_。,mgmv2/R,mgmv2/R,2质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的