专题圆周运动向心力分析ppt课件.ppt

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1、圆周运动向心力分析,厦门市松柏中学邱伟坚,向心力的来源 (1)向心力可以由重力提供。 用细线拴住小球在竖直面内转动，当它经过最高点时，若绳的拉力恰好为零，则此时向心力由重力提供，F向G。如图（a）所示。 (2)向心力可以由弹力提供。 用细线拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动，向心力由绳的拉力T(即弹力)提供，即F向T。如图（b）所示。,(4)向心力可以由合力来提供。 细线拴住小球在竖直面内做匀速圆周运动，当小球经过最低点时向心力由绳的拉力T和重力G的合力提供，即F向TG。如图（d）所示。 (5)向心力可由某个力的分力提供。 小球在细线作用下，在水平面内做圆锥摆的运动，向心力由绳的拉力在水平

2、面内的分力提供。即F向F1。如图（e）所示。,(3)向心力可以由摩擦力提供。 物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对转盘静止，向心力由转盘对物体的静摩擦力提供，即F向f。如图（c）所示。,特别提醒 (1)对于匀速圆周运动，合外力提供物体做圆周运动的向心力。对于非匀速圆周运动，其合外力不指向圆心。 (2)圆周运动的向心力方向总是沿着半径指向圆心，向心力大小等于半径方向上的合力。 （3）圆周运动的向心力方向时刻改变，故向心力是变力。 (4)向心力是按力的作用效果命名的，它不是某种性质的力。在受力分析时，要避免再另外添加一个“向心力”。,一、重力提供向心力,用绳子系物体或物体沿轨道内侧运动时，如果物体

3、恰能通过最高点时，即绳子的拉力或轨道对物体的支持力等于零，只有重力提供向心力，即 临界速度 ：,如图，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，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？,解析：小橡皮受力分析如图。,小橡皮恰不下落时，有： Ff=mg其中：Ff=FN由向心力公式： FN=m2r解得：,二、弹力提供向心力,在一根水平放置的光滑杆上，套有一根长8cm的轻弹簧，其劲度系数为800N/m。它的一端固定在转动中心，另一端连结着一质量为0.4kg的小球，如图所示。当直杆绕轴OO在水平面内匀速转动时，弹簧的长度变为10cm，则直杆转动的角速度为多少？,

4、旋转木马,如图所示，旋转木马被水平钢杆栓住绕转台的中心轴作匀速圆周运动，若相对两个木马间的杆长为6m，木马的质量为30kg，骑木马的儿童质量为40kg，当木马旋转的速度为6m/s时，试问： （1）此时木马和儿童受到的向心力分别是由哪个物体提供的？ （2）此时儿童受到的向心力是多大？,解析：(1)木马受骑在木马上的儿童对它的压力、重力和钢杆对它的作用力做匀速圆周运动由匀速圆周运动条件知，钢杆对木马作用力的竖直分力等于人和木马的重力，而水平分力提供木马做圆周运动的向心力，故木马受到的向心力由钢杆提供；同理可得出儿童受到的向心力由木马提供 (2)儿童所受向心力由木马提供且指向圆心； 则Fnmv2 /

5、r=480N.,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动。,G,FN,Ff,F向= Ff,三、静摩擦力提供向心力,汽车在水平面转弯,向心力由地面指向圆心的静摩擦力提供：,地面提供的静摩擦力最大值： Ffm=mg,最大速度： vm=？,静摩擦力提供向心力,火车在水平面以半径R转弯，火车质量为m ，速度为V，火车轨距l，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道外侧应该垫的高度h？（较小时tan=sin）,由力的关系得：,由向心力公式得：,由几何关系得：,解：,四、重力和地面支持力的合力提供向心力,车沿壁做匀速圆周运动,重力和弹力的合力提供向心力,飞车走壁,小球受力：,竖直向下的重力G,沿绳方向的

6、拉力T,小球的向心力：,由T和G的合力提供,L,小球做圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,F,圆锥摆,重力和绳子拉力的合力提供向心力,用细线悬吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为，线长为L，如图所示，下列说法中正确的是( ) A小球受重力、拉力、向心力 B小球受重力、拉力 C小球的向心力大小为mgtan D小球的向心力大小为mg/cos,BC,汽车过桥,失重,超重,最高点,最低点,mgF1,重力和地面支持力的合力提供向心力,Nmg,Nmg,重力和地面支持力的合力提供向心力,一水平放置的圆盘，可以绕中心O点旋转，盘上放一个质量是0.4kg的铁块（可视为

7、质点），铁块与中间位置用轻质弹簧连接，如图所示铁块随圆盘一起匀速转动，角速度是10rad/s时，铁块距中心O点30cm，这时弹簧的拉力大小为11N，g取10m/s2,求： （1）圆盘对铁块的摩擦力大小； （2）在此情况下要使铁块不向外滑动，铁块与圆盘间的动摩擦因数至少为多大？ （3）保持（2）中的动摩擦因数不变，撤去弹簧，要使铁块不向外滑动，圆盘的角速度不能超过多少？,五、弹力和摩擦力的合力提供向心力,（1）铁块做匀速圆周运动所需要的向心力为 弹簧拉力和摩擦力提供向心力 （2）铁块即将滑动时 动摩擦因数至少为,（3）撤去弹簧，由静摩擦力提供向心力，当静摩擦力达到最大静摩擦力时，角速度达到最大值

8、，则有：mgm2r解得：,5,rad/s,如图所示，细线一端系着质量mA0.4kg的物体，A静置于水平转台上，线的另一端通过中心光滑小孔也系一质量为mB0.3kg的物体B，A可视为质点，与中心孔O相距0.5m，并知A与转台的最大静摩擦力为2N，现使转台绕竖直中心轴匀速运动，试问要使物体A相对于台面静止，对转角速度有何要求？（g10m/s2）,如图所示，细绳一端系着质量为M0.6kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量为m0.3kg的物体，M与圆孔的距离为0.2mM和水平面的最大静摩擦力为2N现使此平面绕中心轴转动问角速度在什么范围内，m会处于静止状态? (g10m/s2),六、两

9、个弹力的合力提供向心力,质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点，当杆在光滑水平面上绕O点匀速转动时，如图所示，则球A和球B的向心加速度之比是_。A和球B的向心力之比是_。,七、弹力与重力的分力的合力提供向心力,振动的单摆：受到重力G与绳的拉力T作用。向心力来源：绳的拉力和重力沿圆半径方向的分力（法向分力）的合力。向心力作用：仅改变速度的方向向心力大小： Fn=Tmgcos （绳与竖直方向的夹角）,如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需向心力是（ ） A、绳的拉力 B、重力和绳拉力的合力 C、重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D、绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力,解析：如图所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力作用，向心力是指向圆心方向的合外力。因此，它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向的分力的合力，选C、D 说明：这是个非匀速圆周运动，绳的拉力与重力的合力不是向心力,CD,