物体做匀速圆周运动

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1、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于一定不等于一定具有一定具有_。加速度加速度向心加速度向心加速度 1.向心加速度：作圆周运动的物体具有的总向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是是沿半径沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速指向圆心的加速度叫做向心加速度度2.向心加速度的方向：指向圆心，方向时刻向心加速度的方向：指向圆心，方向时刻变化变化 3.向心加速度大小：向心加速度大小：2ra rva2或或 物体产生这个的加速物体产生这个的加速度需要什么呢？度需要

2、什么呢？那么，是怎样的那么，是怎样的合外力合外力使物体做圆使物体做圆周运动呢？周运动呢？合外力的方向？合外力的方向？OGNFOOFFFVVVO结论：结论：物体做匀速圆周运动，合外力物体做匀速圆周运动，合外力指向指向圆心圆心，且且与与_垂直垂直速度速度VN N与与G G相平衡，相平衡，所以合力为所以合力为F.F.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（始终指向圆心且与速度方向垂直）度方向垂直）-是变力是变力定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆指向圆心的合力心的合力，这个力叫

3、做，这个力叫做向心力向心力。图图2下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？小球在水平面内运动；小球在水平面内运动；GTF小球重力和绳拉力的合力小球重力和绳拉力的合力GFfFN下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？滚筒洗衣机中物体跟着滚筒转动；滚筒洗衣机中物体跟着滚筒转动；筒壁的支持力筒壁的支持力下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？玻璃球沿碗玻璃球沿碗(透明透明)的内壁在水平面的内壁在水平面内运动；内运动；(不计摩擦不计摩擦)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下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？使转台匀速转动，转台上的物体也随之

4、做使转台匀速转动，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。匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。台面的静摩擦力台面的静摩擦力 向心力的理解向心力的理解 是一种是一种效果力效果力，它可以是某一个力，它可以是某一个力（重力、弹力、摩擦力）或几个力的合（重力、弹力、摩擦力）或几个力的合力，也可以是某个力的分力。力，也可以是某个力的分力。受力分析时受力分析时,不能不能多出一个向心力。多出一个向心力。人造地球卫星绕地球运动时；人造地球卫星绕地球运动时；万有引力根据牛顿第二运动定律：根据牛顿第二运动定律：F合合=M a同样有同样有向心力向心力表达式：表达式：2mrF 或2mrFrvm

5、F2rvmF2或4 4、效果：只改变效果：只改变v 的方向，不改变的方向，不改变v的大小。的大小。Fn=m r2能否利用实验能否利用实验粗略地验证向粗略地验证向心力的表达式？心力的表达式？1、实验的基本原理？、实验的基本原理？从运动的角度求得从运动的角度求得Fn；从受力的角度求得从受力的角度求得F合合；将将Fn 和和F合合 进行比较进行比较2、实验需要的器材？、实验需要的器材？钢球、细线、画有同心圆的钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平、秒表、直尺白纸、天平、秒表、直尺rOOlhFTGF合合3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？F合合mg tan小球所需小

6、球所需向心力向心力Fn=m v2rm？r？v？m、r、转转n圈数所用时间圈数所用时间t、hrOOlh1、h 并不等于纸面距并不等于纸面距悬点的高度悬点的高度2、小球与纸面不能接、小球与纸面不能接触触3、测、测 t 时不能太久时不能太久4、启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动、启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动实实验验次次数数运动角度求向心力运动角度求向心力Fn受力角度求合力受力角度求合力F合合半径半径r/m转转_圈圈时间时间t/s线速度线速度v/ms-1向心力向心力Fn/N高度高度h/m正切值正切值tan合力合力F合合/N12345OOFnFtF合合vFnFtvF合合速速度度增增大大的的

7、圆圆周周运运动动速速度度减减小小的的圆圆周周运运动动匀速圆周运动所受的合力充当向心力，方向始终匀速圆周运动所受的合力充当向心力，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

8、速度的大小产生向心加速度，改变速度的方向产生向心加速度，改变速度的方向3 3、进行受力分析，分析指向圆心方向的进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力合力即向心力2 2、确定圆周运动所在的平面，明确圆周确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置运动的轨迹、半径及圆心位置1 1、明确研究对象明确研究对象例：如图，半径为例：如图，半径为r r的圆筒绕竖直中心轴转动，的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为数为，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？至少多大？解析：解

9、析：小橡皮受力分析如图。小橡皮受力分析如图。小橡皮恰不下落时，有：Ff=mg其中：Ff=FN而由向心力公式：FN=m2r解以上各式得：GFfFNrg运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般曲线运动。以称为一般曲线运动。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曲率半径。在分析一样，表明它们具有不同的

10、曲率半径。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。从从 看，好象看，好象F 跟跟r成正比。成正比。从从 看，好象看，好象F 跟跟r成反比。成反比。你如何认识这个问题？你如何认识这个问题？2Fmr 2vFmr 1 1关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是（错误的是（）A A由由F F=m =m 可知，可知，a a与与r r成反比成反比 B B由由F F=m =m 可知，可知，a a与与r r成正比成正比 C C由由v v=r r 知，当知，当恒定时恒定时V V与

11、与r r成正比成正比 D D由由=2=2n n 可知，可知，与与n n成正比成正比2vr2rAB3 3、向心力的大小向心力的大小2 2、向心力的作用效果：改变速度的方向向心力的作用效果：改变速度的方向1 1、向心力的方向：指向圆心向心力的方向：指向圆心4 4、向心力的来源向心力的来源Fn=m v2rFn=m r2Fn=m r 42T 2在匀速圆周运动中，合外力充当向心力在匀速圆周运动中，合外力充当向心力2 2 关于向心力的说法中正确的是关于向心力的说法中正确的是()()A.A.物体受到合外力指向圆心时物体做匀速圆物体受到合外力指向圆心时物体做匀速圆周运动周运动B.B.向心力是指向圆心方向的合力

12、，是根据力向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的的作用效果命名的C.C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一个力或某一个力的合力，也可以是其中某一个力或某一个力的分力力的分力D.D.向心力只改变物体运动的方向，不可能改向心力只改变物体运动的方向，不可能改变物体运动的快慢变物体运动的快慢ABCDABCD当当3.3.求汽车以速度求汽车以速度v过半径为过半径为r 的拱桥时对拱桥的压力？的拱桥时对拱桥的压力？G和和N的合力提供汽车做圆周运动的的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：向心力，由牛顿第二定律得：2vNG

13、mr可见汽车的速度越大对桥的压力越小。可见汽车的速度越大对桥的压力越小。vgr NGv时汽车对桥的压力为零。时汽车对桥的压力为零。4.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？2vNGmr2vNGmGr NGvG和和N的合力提供汽车做圆周运动的的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越大。可见汽车的速度越大对桥的压力越大。甲乙两物体都做匀速圆周运动甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之其质量之比为比为12,12,转动半径之比为转动半径之比为12,12,在相同时在相同时间内甲转过间内甲转过4 4周，乙转过周，乙转过3 3周周.则它们的向心则它们的向心力之比为（力之比为（）A.14 B.23 A.14 B.23 C.49C.49 D.916 D.916C C在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小球用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说球用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法正确的是法正确的是()()A A两小球速率必相等两小球速率必相等B B两小球角速度必相等两小球角速度必相等C C两小球加速度必相等两小球加速度必相等D D两小球到转轴距离与其质量成反比两小球到转轴距离与其质量成反比 BDBD