1、生活中的向心力 （综合复习课）一、一、物体在水平平面内的圆周运动物体在水平平面内的圆周运动向心力由路面对向心力由路面对车轮的车轮的侧向静摩侧向静摩擦力擦力提供提供 F向向=f静静汽车在倾斜的路面转弯汽车在倾斜的路面转弯NGF向向向心力由倾斜向心力由倾斜路面对汽车的路面对汽车的支持力支持力和和重力重力的合力提供的合力提供F向向=mg tan 水平路面上转弯水平路面上转弯圆锥摆圆锥摆 L mGF向向向心力由细绳向心力由细绳的的拉力拉力和和重力重力的合力提供的合力提供 F向向=F=mg tancos2LTg水平圆盘上放置的物体水平圆盘上放置的物体1、有细绳：向心力、有细绳：向心力由由静摩擦力、静摩擦
2、力、细绳细绳的的拉力拉力提供提供2、没有细绳：盘面、没有细绳：盘面对物体的对物体的静摩擦力静摩擦力提供向心力提供向心力 F向向=f静静fG(N)F向向fFG洗衣机脱水桶内的衣服洗衣机脱水桶内的衣服向心力由洗衣机脱水向心力由洗衣机脱水桶桶壁对衣服的桶桶壁对衣服的支持支持力力提供提供 F向向=N向心力是按向心力是按效果效果命名的力命名的力千万不要认为千万不要认为做匀速圆周运动的物体做匀速圆周运动的物体另外另外还受到还受到一个一个向心力向心力的作用的作用!结论结论:做匀速圆周运动的物体所做匀速圆周运动的物体所需的需的向心力向心力由由 提供提供合力合力二、物体在二、物体在竖直竖直平面内的圆周运动平面内
3、的圆周运动 竖直平面内的圆周运动一般情竖直平面内的圆周运动一般情况下是况下是变速变速圆周运动，中学阶段只圆周运动，中学阶段只研究物体通过研究物体通过最高点最高点或或最低点最低点的情的情况，并且经常出现况，并且经常出现临界状态临界状态。分析思路分析思路:2.找出指向匀速圆周运动圆心的某个找出指向匀速圆周运动圆心的某个力或几个力的合力力或几个力的合力,即向心力即向心力;3.列式计算列式计算,求出求出v、T等物理量。等物理量。(受力分析受力分析)(求合力求合力)(F合合=F向向)1.分析物体受力分析物体受力（1）汽车通过拱桥）汽车通过拱桥汽车通过拱桥汽车通过拱桥顶部顶部（或（或底底部部）时，对桥面的
4、）时，对桥面的压力压力大大小不等于重力小不等于重力GNGN向心力由向心力由重力重力和拱桥对汽和拱桥对汽车车支持力支持力的的合力合力提供提供F向向=G-N NG （2）用细绳栓着的小球，在）用细绳栓着的小球，在竖直平面竖直平面内的圆周运动通过内的圆周运动通过最高点最高点的情况。的情况。临界条件临界条件：小球到达：小球到达最高最高点点时细绳的时细绳的拉力刚好等于拉力刚好等于0，此时小球的，此时小球的重力重力刚好刚好提供其做圆周运动的提供其做圆周运动的向心向心力力o M A2vmgmr临 界vrg临界G 能通过最高点的条件：（此时细绳能通过最高点的条件：（此时细绳开始对小球产生拉力）开始对小球产生拉
5、力）不能通过最高点的条件：（球还不能通过最高点的条件：（球还没有到达最高点就脱离了轨道）没有到达最高点就脱离了轨道）vrgvrg例例1、长为、长为R=0.4m的轻绳一端固定在的轻绳一端固定在O点，另点，另一端拴质量为一端拴质量为m=0.4kg的小球，如果要让小球的小球，如果要让小球在竖直平面内绕在竖直平面内绕O点作圆周运动点作圆周运动(1)小球在圆周小球在圆周最高点的速度最高点的速度至少为多少至少为多少?(2)如果小球在最高如果小球在最高点的速度点的速度v=5m/s,轻绳对小球的作用力是多少？轻绳对小球的作用力是多少？拓展：如把轻绳改为轻杆，分析小球速度与轻拓展：如把轻绳改为轻杆，分析小球速度
6、与轻杆对球作用力的关系杆对球作用力的关系V=2m/so AR分析分析:小球在最高点的速度小球在最高点的速度v能否为能否为1m/s,轻绳对小球有作用力吗？小球做轻绳对小球有作用力吗？小球做何运动何运动?F=21N例例2、长为、长为R=0.4m的的轻杆轻杆一端固定在一端固定在O点，另点，另一端拴质量为一端拴质量为m=0.4kg的小球，如果要让小球的小球，如果要让小球在竖直平面内绕在竖直平面内绕O点作圆周运动点作圆周运动(1)小球在圆周小球在圆周最高点的速度最高点的速度至少为多少至少为多少?(2)如果小球在最高如果小球在最高点的速度点的速度v=5m/s,轻杆对小球的作用力是多少？轻杆对小球的作用力是
7、多少？o RV=0m/sF=21N分析分析:如果小球在最高点的速如果小球在最高点的速度度v=1m/s,轻杆对小球有作用轻杆对小球有作用力吗？小球做何运动力吗？小球做何运动?轻杆对小球有向上的轻杆对小球有向上的支持力支持力,小球做圆周运动小球做圆周运动如球在如球在空心圆形轨道空心圆形轨道内做圆周运动内做圆周运动,又该如何又该如何分析分析?能通过能通过最高点最高点的条件：的条件：（3）用）用轻杆轻杆连着的小球连着的小球或或小球在小球在空心圆形轨道空心圆形轨道内，在内，在竖直平面竖直平面内的内的圆周运动通过圆周运动通过最高点最高点的情况。的情况。0v 当当 ,此时轻杆此时轻杆(轨道外侧轨道外侧)对球
8、产对球产生生拉力拉力(压力压力),重力与支持力重力与支持力合力合力提供提供向心力向心力当当 ,此时轻杆此时轻杆(轨道轨道)对球的对球的 作用力为作用力为0,重力重力提供提供向心力向心力当当 ,此时轻杆此时轻杆(轨道内侧轨道内侧)对球提对球提供供支持力支持力,重力与支持力的重力与支持力的合力合力提供提供向心力向心力vrgvrgvrg例例3长度为长度为0.5m的轻质的轻质细杆细杆OA，A端有端有一质量为一质量为3kg的小球，以的小球，以O点为圆心，在竖点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，小球通直平面内做圆周运动，如图所示，小球通过最高点时的速度为过最高点时的速度为2m/s，取，取g=10m
9、/s2，则此时轻杆则此时轻杆OA将将（）A受到受到6.0N的拉力的拉力 B受到受到6.0N的压力的压力C受到受到24N的拉力的拉力 D受到受到54N的拉力的拉力o M AB（2）能通过最高点的条件：）能通过最高点的条件：（此时细绳开始对小球产生拉力）（此时细绳开始对小球产生拉力）（3）不能通过最高点的条件：）不能通过最高点的条件：（球还没有到达最高点就脱离了轨道）（球还没有到达最高点就脱离了轨道）vrgvrg小结小结:1、用细绳栓着的小球，在、用细绳栓着的小球，在竖直平竖直平面面内的圆周运动通过内的圆周运动通过最高点最高点的情况。的情况。（1）临界条件）临界条件：小球到达最高点时细小球到达最高
10、点时细绳的拉力刚好等于绳的拉力刚好等于0，此时小球的重力，此时小球的重力刚好提供其做圆周运动的向心力刚好提供其做圆周运动的向心力（3）当）当 ,此时轻杆此时轻杆(轨道外侧轨道外侧)对球产对球产生生拉力拉力(压力压力),重力与支持力重力与支持力合力合力提供提供向心力向心力（1）当）当 ,此时轻杆此时轻杆(轨道轨道)对球的作用对球的作用力为力为0,重力重力提供提供向心力向心力（2）当）当 ,此时轻杆此时轻杆(轨道内侧轨道内侧)对球提对球提供供支持力支持力,重力与支持力的重力与支持力的合力合力提供提供向心力向心力vrgvrgvrg2、用、用轻杆轻杆连着的小球连着的小球或或小球在小球在空心圆形轨道空心
11、圆形轨道内内，在，在竖直平面竖直平面内的圆周运动通过内的圆周运动通过最高点最高点的情况的情况。讨论讨论:做匀速圆周运动的物体所受做匀速圆周运动的物体所受合外力合外力一定是一定是向心力向心力吗吗?做做匀速圆周运动匀速圆周运动的物体所受的物体所受合合外力外力一定是一定是向心力向心力 如果物体做的是如果物体做的是非非匀速圆周运动匀速圆周运动,合合外力还一定是向心力吗外力还一定是向心力吗?例例4:质量为质量为m的物块，沿着半径为的物块，沿着半径为R的半球形金的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置，开属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为口向上，滑到最低点时速度大小为
12、V，若物体，若物体与球壳之间的摩擦因数为与球壳之间的摩擦因数为，则物体在最低点，则物体在最低点时，受到的合力就是向心力吗时，受到的合力就是向心力吗?方向是指向圆方向是指向圆心吗心吗?如果物体做的如果物体做的是非匀速是非匀速圆周运动圆周运动,合外力合外力不一定不一定是向心力是向心力.但物体与所处但物体与所处半径方向半径方向上的合力就是向心力上的合力就是向心力 F向=N-G F合fNGfF向3、（、（1）做匀速圆周运动的物体所受）做匀速圆周运动的物体所受 合外力合外力就是向心力就是向心力 （2）如果物体做的是）如果物体做的是非非匀速圆周匀速圆周 运动运动,合外力合外力不一定不一定是向心力。是向心力。但物体与所处但物体与所处半径半径的的连线方连线方 向向上的上的合力合力就是向心力就是向心力 课后练习课后练习:学习册学习册P55-18
