1、第五章第五章 曲线运动曲线运动第七节第七节 向心力向心力所受合外力所受合外力_零零 什么是匀速圆周运动？什么是匀速圆周运动？“匀速匀速”的含义是什么？的含义是什么？匀速圆周运动是匀速圆周运动是_速速曲线运动曲线运动变变运动状态改变一定不等一定不等于于一定具有一定具有_。加速度加速度 匀速圆周的匀速圆周的加速度特加速度特点点怎样呢怎样呢 那么那么匀速圆周运动匀速圆周运动物体所受的物体所受的合外合外力力有何特点？有何特点？一、感受向心力一、感受向心力阅读课本阅读课本观察与思考观察与思考：看看看看想想想想牵绳的手有什么感觉？牵绳的手有什么感觉？如果松手，将会如果松手，将会发生什么现象？发生什么现象？
2、增大或减小小物体的线速度，手的感觉有增大或减小小物体的线速度，手的感觉有什么感觉？什么感觉？受到一个拉力的作用，且力的方向受到一个拉力的作用，且力的方向_变化变化不断不断OGNF小球受力分析：小球受力分析：ON与G相平衡，所以合力为FOFFFVVVO结论：结论：物体做匀速圆物体做匀速圆周运动，合外力周运动，合外力指向圆指向圆心心，且且与与_垂直垂直速度速度V1、向心力定义、向心力定义：做匀速圆周运动的物体所受到的做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆指向圆心心的的合外力合外力。2、特点：、特点：向心力的作用：向心力的作用：只改变线速度的方向只改变线速度的方向（或产生向（或产生向心加速度）心加速度）
3、方向方向时刻发生变化时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向（始终指向圆心且与速度方向垂直）垂直）向心力是根据力的作用向心力是根据力的作用效果效果来来命名命名的，它不是具的，它不是具有确定性质的某种力。有确定性质的某种力。向心力通常由重力、弹力、摩擦向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的力中的某一个力某一个力，或，或几个力的合力几个力的合力所提供。所提供。3向心力的大小Fn=m v2rFn=m2rF合合manF合合Fnan=v2rrfmrTmmvrmrvmmaFnn22222244（3 3）、对物体对物体进进行受力分析，行受力分析，确定确定合力合力指向指向圆圆心方向的分力心方向的分力,即即确定确定向
4、心力向心力F Fn n。（2 2）、明确明确圆圆周运周运动动平面，平面，确定确定运运动动的的轨轨迹、迹、圆圆心位置心位置0 0及半径及半径 r（1 1）、明确研究、明确研究对对象象4、向心力来源的分、向心力来源的分析思路：析思路：图图2例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力分例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？别由什么力提供？、人造地球卫星绕地球运动时；、人造地球卫星绕地球运动时；万有引力万有引力小球在光滑的水平桌面上运动；小球在光滑的水平桌面上运动；(如图如图1)小球在水平面内运动；小球在水平面内运动；(如图如图2)图图1细绳的拉力细绳的拉力小球重力和绳拉力的合力小球重力和绳
5、拉力的合力5例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？分别由什么力提供？玻璃球沿碗玻璃球沿碗(透明透明)的内壁在水平面内运动；的内壁在水平面内运动；(如图如图3)(不计摩擦不计摩擦)使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。(如图如图4)图图3图图4小球重力和内壁支持力的合力小球重力和内壁支持力的合力台面的静摩擦力台面的静摩擦力OO思考FnFtF合合vFnFtvF合合速度增大的速度增大的圆周运动圆周运动6变速圆周运动速度减小的速度减小的圆
6、周运动圆周运动匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。物体做变速圆周运动。切向力切向力Ft ：垂直半径方向的合力：垂直半径方向的合力向心力向心力Fn：沿着半径（或指向圆心）的合力：沿着半径（或指向圆心）的合力产生切向加速度，改变速度的大小产生切向加速度，改变速度的大小产生向心加速度，改变速度的方
7、向产生向心加速度，改变速度的方向 可以从可以从向心加速度和向心加速度和切向加速度的角度切向加速度的角度来来理解匀速圆周运动和理解匀速圆周运动和变速圆周运动。变速圆周运动。仅有向心加速度的运仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动动是匀速圆周运动，同时具有同时具有向心加速度向心加速度和切向加速度和切向加速度的圆周的圆周运动是变速圆周运动。运动是变速圆周运动。7变速圆周运动变速圆周运动 FTG匀匀速圆周运动速圆周运动GGN NF F变变速圆周运动速圆周运动合力合力全部全部 提供向心力提供向心力合力合力部分部分 提供向心力提供向心力OFnFtF合合v8一一般般曲曲线线运运动动运动轨迹既不是直线也不是圆周运
8、动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为的曲线运动称为一般曲线运动一般曲线运动。r1r2一般曲线运动一般曲线运动各个地方的弯各个地方的弯曲程度不一样，曲程度不一样，如何研究？如何研究？把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不可以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的一样，表明它们具有不同的曲率半径曲率半径。在分析。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。运动的分析方法进行处理。rmrvmFF22w 合合向向合合向向FF 向向
9、合合n n3 3、向心力的大小、向心力的大小2 2、向心力的作用效果：、向心力的作用效果：1 1、向心力的方向：向心力的方向：4 4、变速圆周运动中的合力并非向心力、变速圆周运动中的合力并非向心力Fn=m v2rFn=m r2Fn=m r 42T 2在匀速圆周运动中合力充当向心力在匀速圆周运动中合力充当向心力指向圆心指向圆心改变速度的方向改变速度的方向B BB1、如图所示，在匀速转动的水平转盘上，、如图所示，在匀速转动的水平转盘上，有一个相对于盘静止的物体，随盘一起转有一个相对于盘静止的物体，随盘一起转动，关于它的受力情况，下列说法中正确动，关于它的受力情况，下列说法中正确的是的是 （）A只受
10、到重力和盘面的支只受到重力和盘面的支持持 力的作用力的作用;B只受到重力、支持力和只受到重力、支持力和静摩擦力的作用静摩擦力的作用;C除受重力和支持力外，还受向心力的作用除受重力和支持力外，还受向心力的作用;D受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用用.巩固练习巩固练习2、汽车在水平路面上转弯，地面的摩擦力、汽车在水平路面上转弯，地面的摩擦力已达最大，若汽车的速率增大为原来的已达最大，若汽车的速率增大为原来的2倍，倍，则汽车的转弯半经应（则汽车的转弯半经应（）A、至少增为原来的、至少增为原来的4倍倍 B、至少增至原来的、至少增至原来的2倍倍 C、减小到原来的、
11、减小到原来的2倍倍 D、减小到原来的、减小到原来的1/2倍倍A解：地面的摩擦力提供汽车转弯的向心力，解：地面的摩擦力提供汽车转弯的向心力，由由f=m2/r知：知：f2/r，即，即r应增至原来应增至原来4倍。倍。3、用长度不同、材料相同的同样粗细的绳子各栓、用长度不同、材料相同的同样粗细的绳子各栓着一质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周着一质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，则：运动，则：（）A、两小球以相同线速度运动时，长绳易断、两小球以相同线速度运动时，长绳易断 B、两小球以相同角速度运动时，短绳易断、两小球以相同角速度运动时，短绳易断 C、两小球以相同角速度运动时，长绳易断、两小
12、球以相同角速度运动时，长绳易断 D、不管怎样都是短绳易断。、不管怎样都是短绳易断。C4、汽车绕半经为、汽车绕半经为24m的水平圆弧至多能以的水平圆弧至多能以12m/S的速率运动，求地面和车轮的动摩擦因素的速率运动，求地面和车轮的动摩擦因素=？解：解：mg=m2/r=2/gr=122/2410=0.6例例1：一个做匀速圆周运动的物体，如果保：一个做匀速圆周运动的物体，如果保持半径不变，使每秒转速增加到原来的持半径不变，使每秒转速增加到原来的2倍倍所需向心力就比原来大所需向心力就比原来大3N，则物体原来的向，则物体原来的向心力为多大？心力为多大？1N例例2：A、B两球都做匀速圆周运动，两球都做匀速
13、圆周运动，A球质球质量为量为B球的球的3倍，倍，A球在半径球在半径25cm的圆周上的圆周上运动，运动，B球在半径球在半径16cm的圆周上运动，的圆周上运动，A球球转速为转速为30r/min，B球转速为球转速为75r/min，求，求A球所受向心力与球所受向心力与B球所受向心力之比。球所受向心力之比。解：解：212215AABBABABBATTnnTnTn223 25 2 231 16 5 54ABA AABB Bm rFFm r 向向讨论与交流讨论与交流如图，取一条细绳，一端如图，取一条细绳，一端系一个小球，另一端用手系一个小球，另一端用手挥动细绳，使小球做匀速圆周运动，小球受几个挥动细绳，使小球做匀速圆周运动，小球受几个力的作用？可以说小球受到重力、绳的拉力和向力的作用？可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用吗？为什么？心力三个力的作用吗？为什么？不可以不可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用。的作用。因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力，因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力，通常由重力、弹力、摩擦力中的通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力某一个力，或，或几个几个力的合力力的合力所提供。所提供。所以小球只受所以小球只受两个力两个力，重力和绳的拉力，重力和绳的拉力mgT
