浅谈向心力来源
实际生活中向心力的来源分析例析
实际生活中向心力的来源分析例析广西 秦付平众所周知在圆周运动的学习中,对向心力的来源分析是一个重点和难点,对大多数的同学来说是比较头痛的.向心力不是和重力、弹力、摩擦力相并列的一种性质力,它是根据力的效果来命名的.同学们在解有关圆周运动和向心力时,往往容易错误分析受力,多分析了向心力,导致求解出错.求解向心力问题的关键是找准向心力的来源,下面通过例题来说明实际生活中向心力的来源.一、重力提供向心力例1 如图1所示,“时空之旅”飞车表演时,演员驾着摩托车,在球形金属网内壁上下盘旋,令人惊叹不已,摩托车沿图示竖直轨道做圆周运动的过程中,若摩托车的速率为v =20m/s 时,刚好通过最高点A ,设摩托车车身的长不计,取g=10 m/s 2,则竖直圆轨道的半径为( )A .10mB .20mC .30mD .40m解析:由于摩托车刚好能顺利到达A 点,此时摩托车的速率不为零,且在竖直面内作圆周运动,即有一个向心力,此时摩托车和人作为整体只受重力作用,根据向心力只有重力提供,又由牛顿运动定律得:2v mg m R=,解得gR v =,代入数据解得R =40m .因此答案为D 选项.二、弹力提供向心力例2 如图2所示,洗衣机的甩干桶竖直放置,桶的内径为20cm ,工作被甩的衣物贴在桶壁上,衣物与桶壁的动摩擦因数为0.025.若不使衣物滑落下去,甩干桶的转速至少多大? 解析:根据题意得,在竖直方向重力与摩擦力平衡有:mg F N =μ,又因为弹力提供向心力则:r m F N 2ω=,圆周运动有:n f ππω22==,联立代入数据解得:min /600/1042r s r R g n ===μπ. 三、摩擦力提供向心力例3 如图3所示,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R =0.5m ,离水平地面的高度H =0.8 m ,物块平抛落地过程水平位移的大小s =0.4 m .设物体所受的最大静摩擦力等于滑图1 图2动摩擦力,取重力加速度g =10 m/s 2.求:(1)物块做平抛运动的初速度大小v 0;(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.解析:(1)物体做平抛运动,在竖直方向上有:212H gt =,在水平方向上有:0s v t =,联立上面两式代入数据得01v ==m/s . (2)物块离开转台时,最大静摩擦力提供向心力,有:200v f m R=,又因为最大静摩擦力等于滑动摩擦力则:0f N mg μμ==,联立上式代入数据得:200.2v gRμ==.四、重力与拉力提供向心力例4 某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成是一个质点,则可简化为如图4所示的物理模型.其中P 为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO ′转动,设绳长l =10m ,质点的质量m =60kg ,转盘静止时质点与转轴之间的距离d =4m .转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=370.(不计空气阻力及绳重,绳子不可伸长,sin370=0.6,cos370=0.8,g =10m/s 2)求质点与转盘一起做匀速圆周运动时绳子的拉力及转盘的角速度.解析:对质点受力分析,如图5所示,根据重力与绳子的拉力提供向心力可得:2tan mg m D θω=.又因为根据三角函数关系,其中绳子的拉力750cos mg T θ==N ,根据几何关系可得sin D d l θ=+,联立上式代入数据得:ω=rad/s . 五、重力与阻力提供向心力例5 质量为m 的直升飞机以恒定速率v 在空中水平盘旋,如图6所示,做匀速圆周运动的半径为R ,重力加速度为g ,则此时空气对直升飞机的阻力大小为( )A .2v m RB .mgO / 图4 图5C.D.解析:如图7所示,直升飞机在盘旋时在水平面内做匀速圆周运动,受到重力和空气的阻力两个力的作用,合力提供向心力2nvF mR=.飞机运动情况和受力情况示意图如图7所示,根据平形四边形定则得:F==C选项正确.六、弹力与摩擦力力提供向心力例6 如图8所示,细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量为m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为0.2m,并知M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ω在什么范围内m处于静止状态?(取g=10m/s2)解析:根据题意有,当ω比较小时物体M有向O点滑动的趋势,拉力与摩擦力之差提供向心力有:rMfmg21ω=-,代入数据解得12.9/rad sω==;当ω比较大时M有背离O运动的趋势,拉力与摩擦力之和提供向心力即:rMfmg22ω=+,代入数据解得:sradMrfmg/5.62=+=ω.所以角速度取值范围为sradsrad/5.6/9.2≤≤ω.点评:从以上的几个例题中可以发现,实际生活中向心力的来源很多,除此之外还有重力与杆的合力、重力与摩擦力的合力提供向心力等等。
高中物理向心力来源问题
(2)物块与转台间的动摩擦因数μ
答案:(1)物块做平抛运动的初速度大小为2m/s;(2)物块与转台间的动摩擦因数为0.5
四、万有引力提供向心力
例4一人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,假如该卫星变轨后仍做匀速圆周运动,动能减小为原来的1/4,不考虑卫星质量的变化,则变轨前后卫星的( )
向心力来源问题
一、重力提供心力
例1:所示,“时空之旅”飞车表演时,演员驾着摩托车,在球形金属网内壁上下盘旋,令人惊叹不已,摩托车沿图示竖直执道做圆周运动的过程中,若摩托车的速率为v0=20m/s时,刚好通过最高点A,设摩托车车身的长不计,取g=10m/s2,则竖直圆轨道的半径为
A.10m B.20m C.30m D.40m
答案:
九、多种合力提供向心力
例9如图所示,细绳一端系着质量为M=0.6 kg的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔O吊着质量m= 0.3 kg的物体,M的中点与圆孔距离为0.2 m,已知M和水平面的最大静摩擦力为2 N.现使此平面绕中心轴转动,问角速度ω在什么范围内m处于静止状态?(取g= 10 m/s2)
答案:2.9 rad/s≤ω≤6.5 rad/s.
例10用一根细线一端系一小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥顶上,如图所示。设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω,线的张力为 ,则 随 的变化的图象是()
答案C
(1)最后转盘匀速转动时的角速度大约为多少?
(2)若转盘稳定转动后,一位游客随身带的手机突然滑下来,此时座椅离地面H=5米,在地面上的管理员发现这一情况后,跑过来接,如果管理员在转轴中心处,问他至少应该跑多远才行
八、重力与阻力提供向心力
例8质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋(如图所示),其做匀速圆周运动的半径为R,重力加速度为g,则此时空气对飞机的作用力大小为?
向心力和凝聚力的解释
向心力和凝聚力的解释一、向心力的解释:所谓“向心力”就是能够把圆周分成无数个同心圆的力,方向沿着圆周的切线。
所以向心力只能作用在与圆有关的运动上,这样一来,问题就变得更为简单了。
如果两个物体之间有万有引力,则这个万有引力必然是由于它们的速度相等而引起的,那么,向心力也应该是由于它们的速度相等而引起的,只不过是两个物体所受到的向心力大小相等而已。
二、凝聚力的解释1.定义凝聚力:集体内部成员之间的相互吸引力,是组织内的联合力。
物理学中的“向心力”主要是指物体质量m与其半径r之间的关系,表达式为m=r^2,即质点对某一轴的力矩与质点的速度v的平方成正比,并且a=4πm。
但质点对任意轴的力矩都是一样的,方向与速度方向垂直。
与圆周运动的切线方向相同,因此也称切向力,其公式为k=1/2m。
这是一种叫做“切向加速度”的物理量,物体在水平面上的切向加速度的大小等于重力的大小,而方向与半径方向相同。
从力学的观点看,质点的切向加速度的大小反映了物体所受合力的大小,因此它是反映物体内部各质点间相互作用强弱的一个物理量。
如果需要求出力对质点产生的效果,通常用效果系数λ表示。
它是把力看作成对作用力,计算成对作用力的分力对质点的影响程度。
可见,它是力的功率或功。
力对质点产生的效果系数与力的作用方式和质点的性质有关,不同性质的力或不同的力的不同形式,其效果系数不同。
力在不同质点之间的传递功率或者效果系数也就不同。
2.应用解释①两个物体之间具有相互吸引力和排斥力。
当两个物体之间有相互吸引力时,这个力总是使物体朝着与它们接触的那一面运动。
若一个物体受到另一个物体的排斥力,则两个物体会互相远离。
②同一直线上两个质点间的力的合成与分解的问题,我们可以考虑用合外力和分外力,从而化为向心力和重力,而再将力的合成和分解化为万有引力与向心力。
3.凝聚力与向心力的区别( 1)凝聚力是成员之间相互吸引的心理力,向心力是保持队形不变的力,是动力。
在具体问题中讨论向心力的来源 高中物理必修课件PPT 人教版
实例分析二:火车转弯
火
车
轮
的
结
构
轮缘
实例分析二:火车转弯 火车轨道转弯处内外轨一样高
FN
mg
0r
外轨对轮缘的弹力提供向心力
实例分析二:火车转弯
外轨略高于内轨时
外轨
θ
内轨
mg和FN的合力提供向心力
0r
θ
mg
F 若拐弯处轨道面倾角为θ,也应有: 合
mgtan
m v2 r
v临 gr tan
设计速度
受力分析
Ff
指向圆心的合力
FN
Ff
mg
汽车转弯时需要的向心力由地面给的静摩擦力提供
弯 道 的 设 计
弯 道 的 设 计
弯
道
的
设 计
外高
内低
实例分析一:汽车转弯
把外侧路 面垫高
θ
mg和FN的合力
提供向心力
v
O
θ
若拐弯处轨道面倾角为θ,应有:
mg
F合=
mgtan θ
m
v2 r
v临 gr tan
物理必修二第五章第七节
在具体问题中 讨论向心力的来源
F
F
v
汽车转弯时需 要的向心力来 源于哪呢?
01 02 03 04
向心力来源分析
向心力:指向圆心的合力 确定圆周运动的轨道所在平面 找到圆心的位置 分析物体的受力情况
找出所有力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力
轨迹
O
实例分析一:汽车转弯
圆心
实例分析二:火车转弯
θ
v2 m
mgtan
r
F需>F供
F合=mgtanθ FN外
向心力的来源
向心力的来源1.滑块相对静止于转盘的水平面上,随盘一起旋转时所需向心力的来源是()A.滑块的重力B.盘面对滑块的弹力C.盘面对滑块的静摩擦力D.可能是其他力【分析】:滑块相对静止于转盘的水平面上,随盘一起旋转时所需向心力的来源是盘面对滑块的静摩擦力.【解答】:滑块相对静止于转盘的水平面上,随盘一起旋转时做匀速圆周运动,滑块有沿半径向外运动的趋势,受到指向圆心的静摩擦力,盘面对滑块的这个静摩擦力就提供了滑块圆周运动所需要的向心力.故选C 【点评】:对于匀速圆周运动,是由物体所受合力提供向心力.本题看出静摩擦力可以与物体的速度方向垂直.2.关于向心力的说法,正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生向心力B.向心力不改变物体做圆周运动的速度C.向心力是效果力,它可以是几个力的合力也可以是某个力的分力D.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的【分析】:物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体产生的.向心力改变速度的方向,不改变速度的大小.做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.向心力的方向时刻改变,向心力也改变.【解答】:A、物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体本身产生的.故A错误.B、向心力总是与速度方向垂直,不做功,不能改变速度的大小,但改变速度的方向.故B错误.C、做匀速圆周运动的物体向心力是以效果命名的.它可以是几个力的合力也可以是某个力的分力故C正确.D、向心力始终指向圆心,方向时刻在改变,则向心力是变化的.故D错误.故选:C.【点评】:本题考查对向心力的理解能力.向心力不是什么特殊的力,其作用产生向心加速度,改变速度的方向,不改变速度的大小.3.(2005•枣庄一模)关于向心力的说法正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.做圆周运动的物体除受其他力外,还要受一个向心力作用C.向心力不改变圆周运动物体速度的大小D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的【分析】:物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体产生的.向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小.做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.向心力的方向时刻改变,向心力也改变.【解答】:A、物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体本身产生的.故A错误.B、做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.故B错误.C、向心力总是与速度方向垂直,不做功,不能改变速度的大小,只改变速度的方向.故C正确.D、向心力始终指向圆心,方向时刻在改变,则向心力是变化的.故D错误.故选C4.关于向心力的说法错误的是()A.物体由于做圆周运动而产生了向心力B.向心力不改变圆周运动物体速度的大小C.作匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D.作圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力【分析】:做匀速圆周运动的物体必须要有一个指向圆心的合外力,此力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供.因此向心力是从力的作用效果命名的;由于始终指向圆心,故方向不断变化;因为向心力方向与线速度方向垂直,所以向心力作用只改变线速度方向,不改变线速度大小.【解答】:A、做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心,故又称为向心力,不是产生向心力,故A错误;B、向心力始终与速度垂直,永不做功,故只能改变速度的方向,不能改变速度的大小,故B正确;C、做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心,不同时刻方向不平行,故是不断改变的,故C错误;D、只有做匀速圆周运动的物体所受的合力才是向心力,故D错误;本题选错误的,故选BCD.5.(2005•西城区模拟)关于向心力的说法中错误的是()A.物体因为圆周运动才受到向心力B.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C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中某一种力或某一种力的分力D.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【分析】:做匀速圆周运动的物体必须要有一个指向圆心的合外力,此力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供.因此向心力是从力的作用效果命名的;由于始终指向圆心,故方向不断变化;因为向心力方向与线速度方向垂直,所以向心力作用只改变线速度方向,不改变线速度大小.【解答】:A、向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力,故它是根据力的作用效果命名的,并不是物体受到的力.所以A错误;B正确;C、向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力,所以它可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,也可以一个力的分力提供.故C正确;D、由于向心力指向圆心,与线速度方向始终垂直,所以它的效果只是改变线速度方向,不会改变线速度大小.故D正确;本题选错误的,故选A 6.关于向心力的说法中,正确的是()A.向心力只改变物体运动的方向,不可能改变运动的快慢B.做匀速圆周运动物体的向心力,一定等于其所受的合力C.做匀速圆周运动物体的向心力是恒力D.物体做变速圆周运动时,向心力也一定指向圆心【分析】:物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体产生的.向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小.做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.向心力的方向时刻改变,向心力也改变.【解答】:A、向心力总是与速度方向垂直,不做功,不能改变物体速度的大小,只改变速度的方向.故A正确.B、做匀速圆周运动物体其合力指向圆心,全部用来提供向心力,即向心力等于合力,B正确;C、做圆周运动的物体,其向心力方向时刻在改变,故向心力是改变的.故C错误.D、做变速圆周运动的物体所受合力指向圆心,合力在切线方向上的分力提供切向加速度,合力在圆心方向上的分力提供向心加速度,称为做圆周运动的向心力,故无论做匀速圆周运动还是变速圆周运动,向心力都是指向圆心.D正确.故选:ABD.7.关于向心力的下列说法正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向,但不能够改变速度的大小C.做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心,所以是不变的D.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力【分析】:做匀速圆周运动的物体必须要有一个指向圆心的合外力,此力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供.因此向心力是从力的作用效果命名的;由于始终指向圆心,故方向不断变化;因为向心力方向与线速度方向垂直,所以向心力作用只改变线速度方向,不改变线速度大小.【解答】:A、做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心,故又称为向心力,不是重复受力,故A错误;B、向心力始终与速度垂直,永不做功,故只能改变速度的方向,不能改变速度的大小,故B正确;C、做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心,不同时刻方向不平行,故是不断改变的,故C错误;D、做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心,故又称为向心力,故D正确;故选BD.8.关于向心力的说法中,正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B .向心力不改变圆周运动物体的速度C .做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力D .做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的【分析】:物体做匀速圆周运动靠合力提供向心力,向心力的方向始终指向圆心,只改变速度的方向,不改变速度的大小.【解答】:A 、向心力是物体做圆周运动所需要的力,不是做圆周运动产生的力.故A 错误.B 、向心力不改变速度的大小,只改变速度的方向.故B 错误.C 、物体做匀速圆周运动靠合力提供向心力.故C 正确.D 、做匀速圆周运动的物体向心力的方向始终指向圆心,方向时刻改变.故D 错误. 故选C .9.关于向心力的说法,正确的是( )A .向心力是物体做圆周运动时受到的一个新的性质的力B .匀速圆周运动的物体其向心力大小不变,方向时刻改变C .物体因为做圆周运动而产生向心力D .匀速圆周运动的物体其向心力是不变的【分析】:物体做圆周运动时外界必须提供向心力,向心力不是特殊的力,是指向圆心的合外力,匀速圆周运动的物体其向心力大小不变,方向指向圆心.【解答】:A 、向心力是物体做圆周运动时受到的指向圆心的合力,不是一个新的性质的力,故A 错误.B 、由向心力公式rv m F 2知,匀速圆周运动的物体速率不变,则其向心力大小不变,方向时刻指向圆心,时刻在改变,故B 正确.C 、向心力不是物体做圆周运动而产生的力,是物体所受的指向圆心的合外力,故C 错误.D 、由B 项分析,向心力的方向在改变,所以向心力是变力,故D 错误. 故选B10.下列有关向心力的说法正确的是( )A .向心力是按效果命名的力,可以是由一个力或某一个力的分力或几个力的合力来提供B .向心力是按性质命名的力C .做圆周运动的物体向心力大小一直保持不变,方向时刻改变D .向心力是指向圆心不变的恒力【分析】:做匀速圆周运动的物体必须要有一个指向圆心的合外力,此力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供.因此向心力是从力的作用效果命名的;由于始终指向圆心,故方向不断变化;因为向心力方向与线速度方向垂直,所以向心力作用只改变线速度方向,不改变线速度大小.【解答】:A 、向心力是按照效果命名的力,可以是由一个力或某一个力的分力或几个力的合力来提供.故A 正确,B 错误.C 、做变速圆周运动向心力的大小在改变,方向也在改变.故C 错误.D 、向心力的方向始终指向圆心,不是恒力.故D 错误. 故选A .11.关于向心力的说法正确的是( )A .物体由于做圆周运动而产生了向心力B .向心力不改变圆周运动物体速度的大小C .作匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D .作圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力【分析】:物体做圆周运动时需要向心力.根据向心力方向特点,分析向心力的作用,并确定向心力是否变化.作圆周运动的物体所受各力的合力不一定是向心力.【解答】:A 、物体做圆周运动时外界提供的指向圆心的合力是向心力,不是由于物体做圆周运动而产生了向心力.故A 错误.B、向心力的方向始终与速度垂直,不做功,不改变圆周运动物体速度的大小,只改变物体速度的方向.故B正确.C、作匀速圆周运动的物体其向心力大小不变,但方向时刻在改变,所以向心力是变化的.故C错误.D、作圆周运动的物体所受各力的合力不一定是向心力,而是指向圆心的合力是向心力.故D错误.故选B 【点评】:本题考查对向心力的理解.物体做圆周运动时外界必须提供向心力,可根据动能定理理解向心力的作用.12.关于向心力的说法正确的是()A.物体只有受到向心力的作用,才可能做圆周运动B.向心力是根据力的作用效果来命名的C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中一种力或者是某一种力的分力D.向心力只能改变物体运动的方向,不能改变物体运动的快慢【分析】:物体做匀速圆周运动时,合力总是指向圆心,故又称向心力,向心力可以是由重力、弹力、摩擦力中的任意一种力提供,也可以是几种力的合力或者某一个力的分力提供.【解答】:A、向心力是按照力的效果命名的,匀速圆周运动中由合力提供,合力与分力是等效替代关系,不是重复受力,故A错误;B、物体做匀速圆周运动时,合力总是指向圆心,故又称向心力,因而可以说向心力是根据力的作用效果来命名的,故B正确;C、匀速圆周运动中向心力由合力提供,故向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中一种力或者是某一种力的分力,因而C正确;D、向心力与速度始终垂直,故向心力只能改变物体运动的方向,不能改变物体运动的快慢,因而D正确;故选BCD.13.下列关于向心力的说法正确的是()A.做匀速圆周运动的物体,其向心力就是它所受的合外力B.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力C.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的D.向心力不改变物体做圆周运动速度的大小【分析】:做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的;做匀速圆周运动的物体必须要有一个指向圆心的合外力,此力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供.因此向心力是从力的作用效果命名的;由于始终指向圆心,故方向不断变化;因为向心力方向与线速度方向垂直,所以向心力作用只改变线速度方向,不改变线速度大小.【解答】:A、做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的,其向心力等于合外力,故A正确;B、做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心,故又称为向心力,不是重复受力,故B错误;C、做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心,不同时刻方向不平行,故向心力是不断改变的,故C错误;D、向心力始终与速度垂直,永不做功,故只能改变速度的方向,不能改变速度的大小,故D正确;故选:AD.14.关于向心力的说法中正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生一个指向圆心的力就是向心力B.向心力不能改变做圆周运动物体的速度的大小C.做匀速圆周运动的物体,其向心力就是物体所受的合外力D.做匀速圆周运动的物体,其向心力是一个不变的力【分析】:物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体产生的.向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小.做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.向心力的方向时刻改变,向心力也改变.【解答】:A、物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体本身产生的.故A错误.B、向心力总是与速度方向垂直,不做功,不能改变速度的大小,只改变速度的方向.故B正确.C、做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.故C正确.D、向心力始终指向圆心,方向时刻在改变,则向心力是变化的.故D错误.故选BC 15.关于向心力下列说法正确的是()A.向心力改变做圆周运动物体速度的大小B.做圆周运动的物体,其向心力是不变的C.做圆周运动的物体,所受合力一定等于向心力D.做匀速圆周运动的物体,所受的合外力一定等于向心力【分析】:物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体产生的.向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小.做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.向心力的方向时刻改变,向心力也改变.【解答】:A、向心力总是与速度方向垂直,不做功,不能改变物体速度的大小,只改变速度的方向.故A错误.B、做圆周运动的物体,其向心力方向时刻在改变,故向心力是改变的.故B错误.C、D做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.而变速圆周运动则不一定.故C错误.D正确故选D 16.水平路面上转弯的汽车,向心力是()A.重力和支持力的合力B.静摩擦力C.重力、支持力、牵引力的合力D.滑动摩擦力【分析】:在水平面拐弯,汽车受重力、支持力、静摩擦力,重力和支持力平衡,静摩擦力提供圆周运动的向心力.【解答】:在水平路面上拐弯,向心力来源于静摩擦力,静摩擦力方向指向圆心.故B正确,ACD错误.故选B.17.关于向心力,下列说法正确的是()A.向心力是按照力的性质命名的力B.向心力是按照力的效果命名的力C.向心力只改变速度的大小D.向心力不仅改变物体速度的方向,同时也改变速度的大小【分析】:匀速圆周运动的物体由所受的合外力提供向心力,不是物体产生的向心力.对于圆周运动,向心力方向时刻在变化,向心力是变化的.向心力与速度方向垂直,只改变速度的方向,不改变速度的大小.【解答】:AB、向心力的方向指向圆心,是根据力的作用效果命名的.故A错误,B正确.CD、向心力始终与速度方向垂直,不改变速度大小,只改变速度的方向.故CD错误.故选:B.18.关于向心力,下列说法中正确的是()A.汽车经过拱形桥最高点时受到重力、支持力和向心力B.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的C.做匀速圆周运动的物体,所受合力一定全部提供向心力D.静摩擦力不可能提供物体做匀速圆周运动的向心力【分析】:汽车经过拱形桥最高点时向心力是重力和支持力的合力.做匀速圆周运动的物体,其向心力方向时刻在变化,由合力提供向心力.静摩擦力也可能提供物体做匀速圆周运动的向心力.【解答】:A、汽车经过拱形桥最高点时汽车只受到重力和支持力,向心力是重力和支持力的合力.故A错误.B、做匀速圆周运动的物体,其向心力始终指向圆心,方向时刻在变化,则向心力时刻在变化.故B错误.C、做匀速圆周运动的物体,其合力指向圆心提供向心力.故C正确.D、静摩擦力也可以提供物体做匀速圆周运动的向心力,如在水平转盘随转盘一起匀速转动的物体,其向心力由静摩擦力提供.故D错误.故选C19.在水平面上转弯的汽车,向心力是( )A .滑动摩擦力B .静摩擦力C .重力和支持力的合力D .重力、支持力、牵引力的合力【分析】:在水平面拐弯,汽车受重力、支持力、静摩擦力,重力和支持力平衡,静摩擦力提供圆周运动的向心力.【解答】:在水平路面上拐弯,向心力来源于静摩擦力,静摩擦力方向指向圆心.故B 正确,ACD 错误. 故选:B .【点评】:解决本题的关键知道汽车在水平路面上拐弯,重力和支持力平衡,静摩擦力提供圆周运动的向心力.47.关于人造地球卫星的向心力,下列各种说法中正确的是( )A .根据向心力公式r v m F 2=,可见轨道半径增大到2倍时,向心力减小到原来的21 B .根据向心力公式2ωmr F =,可见轨道半径增大到2倍时,向心力也增大到原来的2倍C .根据向心力公式ωmv F =,可见向心力的大小与轨道半径无关D .根据卫星的向心力是地球对卫星的引力2rMm G F =,可见轨道半径增大到2倍时,向心力减小到原来的41 【分析】:当卫星的轨道半径发生变化时,线速度、角速度发生变化,不能根据rv m F 2=,2ωmr F =,ωmv F =判断向心力的变化,根据万有引力提供向心力判断向心力的变化.【解答】:提示本题关键抓住卫星的速度、角速度都与卫星的轨道半径有关,采用控制变量法来理解就行了A 、因为轨道半径变化时,线速度发生变化,不能根据向心力公式rv m F 2=判断向心力的变化.故A 错误. B 、因为轨道半径变化时,角速度发生变化,不能根据向心力公式2ωmr F =,轨道半径增大到2倍时,向心力增大到原来的2倍.故B 错误.C 、向心力的大小与轨道半径有关.故C 错误.D 、根据万有引力提供向心力2rMm G F =向,知轨道半径增大到2倍时,向心力减小到原来的41.故D 正确. 故选D .87.做匀速圆周运动的物体,所受到的向心力的大小,下列说法正确的是( )A .与线速度的平方成正比B .与角速度的平方成正比C .与运动半径成正比D .与线速度和角速度的乘积成正比【解答】:(应用控制变量法解决就行了,关键是要记得各条公式)A 、根据rv m F 2=,可知,当半径一定时,向心力与线速度的平方成正比,故A 错误; B 、根据2ωmr F =,可知,当半径一定时,向心力与与角速度的平方成正比,故B 错误;C 、根据2ωmr F =,可知,当角速度一定时,向心力与与半径成正比,故C 错误;D 、根据ωmv F =,可知,向心力与线速度和角速度的乘积成正比,故D 正确. 故选D89.人造地球卫星所受的向心力与轨道半径r 的关系,下列说法中正确的是( )A .由2rMm G F =可知,向心力与r 2成反比 B .由rv m F 2=可知,向心力与r 成反比 C .由2ωmr F =可知,向心力与r 成正比D .由ωmv F =可知,向心力与r 无关分析:人造地球卫星的轨道半径变化时,速度v 变化,ω变化,F 与r 不是反比关系,与ω不是正比关系. 公式ωmv F =中,ω、v 均与半径R 有关,F 也与R 有关.由公式2rMm GF =,F 和r 2成反比, 解答:解:A 、人造地球卫星的轨道半径变化时,卫星与地球质量不变,由2r MmG F =可知,向心力与r 2成反比,故A 正确B 、人造地球卫星的轨道半径变化时,速度v 变化,所以由rv m F 2=可知,向心力与r 成反比是错误的,故B 错误C 、公式ωmv F =中,ω、v 均与半径R 有关,所以向心力与r 成正比是错误的,故C 错误D 、由2rMm G F =可知,向心力与r2成反比,故D 错误 故选A .90.(2010•山东模拟)行星绕太阳的运动可以近似看作匀速圆周运动.关于行星的向心力,下列说法正确的是A .根据221rm m G F =可知,向心力与r 2成反比,与行星和太阳的质量的乘积成正比 ( ) B .根据rv m F 2=可知,向心力与r 成反比 C .根据2ωmr F =可知,向心力与r 成正比D .根据ωmv F =可知,向心力与r 无关【解答】:提示知道万有引力提供向心力,行星做圆周运动的线速度、角速度随轨道半径的变化而变化,应用控制变量法解决就行了。
向心力和凝聚力的解释
向心力和凝聚力的解释向心力和凝聚力都是物理学中的专业名词,我们分别举几个例子来给大家介绍一下。
一、向心力的解释向心力也叫离心力,是物体围绕圆心运动或沿切线方向运动时所受的一种阻碍物体运动的作用力。
在离心力的作用下,物体的速度越快,受到的离心力就越大;物体的速度越慢,受到的离心力就越小。
因此,离心力是造成落体运动的主要原因。
在科学上把物体失去的这种趋势叫做向心力,并用字母F表示,简称“向心力”。
所以说,向心力是离心力的反作用力。
向心力是向量(旋转)的一个分量,指向圆周的圆心。
向心力定理表明,任意两个互相接触的物体之间都有向心力的作用。
二、凝聚力的解释:实际上,物理学中的向心力和凝聚力是两个不同的概念。
首先说向心力。
向心力是从圆周运动演变而来的,圆周运动最基本的特点是速度越大,半径越小,周期越长,受到的离心力就越大。
再说凝聚力。
凝聚力是从扩散现象演变而来的,在热传导过程中,温度较高的物体由于导热性差而首先与其它物体分离开来,并且带走周围物体的一部分热量,使得周围的物体降低了温度,形成一种集中状态,这种集中状态能够使得物体周围各处的温度趋于均匀,避免热传递过程中的能量损失,并具有逐渐加强的趋势,这种力就叫做“凝聚力”。
它与水凝固成冰的道理相似。
这里需要补充的是:离心力是由于圆周运动产生的,它只改变物体的运动状态,而向心力则改变了物体的运动轨迹。
三、向心力和凝聚力的区别: 1、从定义上看,向心力指的是物体运动时偏离圆心的距离,向心力是由外向内,凝聚力是由内向外。
2、从作用方向上看,向心力是由外向内,凝聚力是由内向外。
3、从效果上看,向心力使物体发生偏离圆心的位移,凝聚力则使物体有共同的运动趋势。
四、向心力和凝聚力之间的联系: 1、一般情况下,向心力可以推动物体做圆周运动,但是在没有空气阻力的情况下,物体的轨迹将是一条直线,如图所示。
向心力的作用总是成对出现的。
当物体向着与地球引力方向垂直的方向飞出时,物体就获得了离心力。
向心力及应用哪方面
向心力及应用哪方面向心力是指物体或者粒子受到的向中心的力。
它是物体或粒子在沿圆周或曲线运动时所受作用力的一个重要性质。
向心力在物理学中有很多应用,包括运动学、动力学等方面。
首先,在运动学中,向心力是描述物体或粒子在圆周运动或曲线运动中所受到的力。
在圆周运动中,物体或粒子向心力的方向指向圆心,并且向心力的大小与物体或粒子的质量、速度以及运动半径有关。
根据牛顿第二定律,向心力可以通过质量乘以向心加速度来计算。
运动学中,向心力的概念对于研究物体或粒子在圆周运动中的速度、加速度以及运动半径等参数具有重要意义。
其次,在动力学中,向心力也起着重要的作用。
向心力可以引起物体或粒子在圆周运动或曲线运动中的加速度,因此在动力学中,向心力通常与质量和加速度之间的关系密切相关。
根据牛顿第二定律,向心力等于物体或粒子的质量乘以加速度,因此可以用向心力来计算物体或粒子的加速度。
同时,向心力也可以用来推导出物体或粒子在圆周运动中的动力学方程,进一步研究物体或粒子的运动特性。
除了运动学和动力学以外,在物理学的其他领域中,向心力也具有重要应用。
例如,在空气动力学中,向心力可以用来描述风对空中飞行器或风车叶片的作用力,进而对空气动力学的性能进行分析和优化。
在天文物理学中,向心力可以用来解释行星绕太阳的椭圆轨道以及卫星绕行星的运动等现象。
此外,在工程学中,向心力也被广泛应用于设计旋转机械装置、离心泵和离心分离器等领域,以提高机械设备的效率和稳定性。
总之,向心力是物体或粒子在圆周运动或曲线运动中受到的向中心的力。
它在物理学的运动学、动力学以及其他领域中具有广泛应用。
通过研究向心力的性质和应用,可以深入理解物体或粒子在圆周运动中的运动特性,并为相关领域的研究和应用提供理论依据和工程指导。
知识讲解+圆周运动的向心力及其应用
圆周运动的向心力及其应用【要点梳理】要点一、物体做匀速圆周运动的条件物体做匀速圆周运动的条件:具有一定速度的物体,在大小不变且方向总是与速度方向垂直的合外力的作用下做匀速圆周运动。
说明:从物体受到的合外力、初速度以及它们的方向关系上探讨物体的运动情况,是理解运动和力关系的基本方法。
要点二、关于向心力及其来源1、向心力(1)向心力的定义:在圆周运动中,物体受到的合力在沿着半径方向上的分量叫做向心力.(2)向心力的作用:是改变线速度的方向产生向心加速度的原因。
(3)向心力的大小:22vF ma m mrrω===向向向心力的大小等于物体的质量和向心加速度的乘积;对于确定的物体,在半径一定的情况下,向心力的大小正比于线速度的平方,也正比于角速度的平方;线速度一定时,向心力反比于圆周运动的半径;角速度一定时,向心力正比于圆周运动的半径。
如果是匀速圆周运动则有:22222244vF ma m mr mr mr fr Tπωπ=====向向(4)向心力的方向:与速度方向垂直,沿半径指向圆心。
(5)关于向心力的说明:①向心力是按效果命名的,它不是某种性质的力;②匀速圆周运动中的向心力始终垂直于物体运动的速度方向,所以它只能改变物体的速度方向,不能改变速度的大小;③无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动,向心力总是变力,但是在匀速圆周运动中向心力的大小是不变的,仅方向不断变化。
2、向心力的来源(1)向心力不是一种特殊的力。
重力(万有引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的合力或分力都可以作为向心力。
(2)匀速圆周运动的实例及对应的向心力的来源 (如表所示):要点三、匀速圆周运动与变速圆周运动的区别 1、从向心力看匀速圆周运动和变速圆周运动(1)匀速圆周运动的向心力大小不变,由物体所受到的合外力完全提供,换言之也就是说物体受到的合外力完全充当向心力的角色。
例如月球围绕地球做匀速圆周运动,它受到的地球对它的引力就是合外力,这个合外力正好沿着半径指向地心,完全用来提供月球围绕地球做匀速圆周运动的向心力。
向心力的来源
向心力的来源
当物体做圆周运动时,合力在指向圆心方向的分力提供向心力,如果合力全部提供向心力,即合力大小不变,方向与速度始终垂直且指向圆心,则物体必做匀速圆周运动。
向心力可以由某一个力提供,也可以由若干个力的合力提供,甚至可以由某一个力的分力提供,判断向心力的来源关键是对物体进行正确的受力分析,一定要明确只有受向心力作用,物体才能做圆周运动。
值得注意的是向心力不是按性质命名的力,而是根据力的作用效果来命名的,由于存在向心力,它产生向心加速度,以不断改变物体的速度方向,保持物体做圆周运动。
提醒:做圆周运动的物体所需的向心力由物体受到的合外力来提供,所以对于圆周运动的分析,首先要从受力分析开始。
向心力是根据力的作用效果命名的,而不是一种特定的力(如重力),因此在分析物体的受力时,切不可将向心力也作为物体的受力考虑在内。
例. 如图1所示,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,现给小球一初速度,使它做圆周运动,图1中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对球的作用力可能是()
A. a处为拉力,b处为拉力;
B. a处为拉力,b处为推力;
C. a处为推力,b处为拉力;
D. a处为推力,b处为推力。
向心力由谁提供
F
二竖直面内的圆周运动(最高点和最底点) (汽车过拱桥、过山车模型)
汽车过拱桥
(讨论对桥的压力问题)
汽车过凸形桥
汽车以速度v过半径为r 的拱桥时,求:对拱桥的压力?
G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力 N
v
v v2 GN m N Gm <G r r
2
(失重状态)
G 当v 当v
N
f静
G
火车转弯
认真观察:转弯处铁轨有什么特点?
外 轨 略 高 于 内 轨
为什么要 这样设计 呢?
车轮介绍
1、内外轨道一样高时
N
F
G
由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供
2、外轨略高于内轨时
转弯处--外轨略高于内轨。
火车拐弯
• 火车转弯时所 需的向心力是 由重力G与支 持力N的合力F 来提供.
杯中的水不流出来
(3)当v gr时
杯中的水流出来
用绳系着小球在竖直平面 内做变速圆周运动。
T
mg
O
v2 最高点:mg T m r
过最高点的最小速度是多大?
v gr
过最高点的速度需满足 v gr
牛刀一试 1、在水平面上转弯的汽车,向心力是( A )
A、水平面对汽车的静摩擦力;
B、水平面对汽车的滑动摩擦力;
C、汽车受到的重力和水平面对汽车支持力的合力; D、汽车受到的重力、水平面对汽车支持力和汽车 牵引力的合力。
牛刀二试
2、关于铁道转弯处内外铁轨间高度的关系, 下列说法正确的是( C )
A、内、外轨一样高,以防列车倾倒造成翻车事故; B、因为列车转弯处有向内倾的可能,所以内轨略高 于外轨,以防列车翻倒;
向心力是力吗?向心力是如何产生的?
向心力是力吗?向心力是如何产生的?在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题,上课觉着什幺都懂了,可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣,伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题,是一些同学们的学习疑问,小编做一个统一的回复,有同样问题的同学,可以仔细看一下。
问题和答复如下:【问:向心力是力吗?向心力是如何产生的?】答:向心力不是力,其只是力的一种表现形式。
严谨来说,是不能说物体受到向心力作用的。
我们可以说:重力和绳子的拉力共同提供了向心力;或者说:小球在重力与轨道支持力提供的向心力的作用下,开始做圆周运动。
很多老师和同学说的物体受到向心力,这种说法是不科学、不严密的。
【问:重力和万有引力是一个力吗?】答:两者不同,重力只是万有引力的一个分力,另一个分力是物体与地球一起自传所必须的向心力。
不难有这样的结论:只有在地球的南北极,向心力大小才为零,这时重力等于万有引力。
【问:正弦交流电中的电压瞬时公式是什幺?】答:正弦交流电公式是u=nbsw*sin(wt)单位是v;其中w是线圈转动角速度,bsw是最大值,是线框与磁感线平行的时刻(磁通量最小,变化率最大)。
如果时间是从垂直于中性面开始计的,那幺对应的就是余弦函数。
【问:电磁感应电路的总热功率等于什幺?】答:总电路的电热功率等于安培力的功率,绝对值相等。
在外界拉力或者导体棒自身动能下,导体棒切割磁感线,产生感应电动势,回路闭合,就产生感应电流i和安培力,感应电流流经电阻产生焦耳热。
【问:如何理解并消化掉一个复杂考点?】答:高中物理中有很多考点抽象、综合,除了理清其概念外,还要辅助做一些题。
同一个知识点可以命几种不同类型的题,每个类型的题都要找出来,放在一。
物体在地球上的向心力
物体在地球上的向心力
物体在地球上的向心力是由地球的引力产生的。
根据牛顿的万有引力定律,任何两个物体之间都存在引力,地球对物体施加的引力是向地心方向的,这就是向心力。
向心力的大小取决于物体的质量和距离地球中心的距离,可以用公式F=mv²/r来表示,其中F是向心力,m是物体的质量,v是物体的速度,r是物体到地球中心的距离。
从动力学角度看,向心力使物体沿着圆周运动,它提供了足够的力量来克服惯性,使物体沿着圆周路径运动而不是直线运动。
此外,向心力还与物体的加速度有关,根据牛顿第二定律F=ma,向心力可以用来计算物体的加速度。
总之,物体在地球上的向心力是由地球引力产生的,它影响着物体的运动轨迹和加速度。
教学物理学中的向心力作用
教学物理学中的向心力作用。
一、向心力作用的定义向心力作用,顾名思义,是指使物体沿圆周或曲线运动时受到的一种向圆心方向的力。
从物理学角度上来说,这种运动是非匀速直线运动的一种特殊情况,因为在这种情况下,物体的速度方向一直在改变,即使速度大小并未发生变动,因此导致了向心力作用的出现。
二、向心力作用的原理在物理学中,向心力作用的原理可以上述为:向心力作用的大小正比于物体质量和它的速度平方之和,反比于它所运动的圆心距离。
因此,当物体的速度越大、质量越大、运动半径越小时,其所受的向心力就越大,反之亦然。
具体来说,向心力作用的原理可以用以下公式表示:Fc = m × v² / r公式中,Fc 表示向心力作用的大小,m 表示物体质量,v 表示物体的速度,r 表示圆心距离。
除此之外,向心力作用的方向也是需要注意的。
在对于物体运动轨迹上的任意一个点,其所受的向心力作用恰好垂直于切线方向,其向心方向则向运动的中心。
这是因为对于物体的速度改变,必然存在着加速和减速的过程,而向心力作用这时就是物体受到的加速力。
三、向心力作用的应用在工程应用和生活中的许多现象之中,向心力作用都起着至关重要的作用。
以下是一些向心力作用的应用案例:1、旋转机械向心力作用被广泛运用于旋转机械之中,例如离心泵、风扇等。
在这些设备中,向心力作用起着把流体或气体向外拍摆的作用,使其得以推动。
2、电子设备向心力作用也被广泛运用在电子设备中,例如磁盘驱动器等。
在这些设备中,向心力作用被用作保持磁头在磁盘表面上的定位,以及产生磁场。
3、人类生理学人体内也存在着许多向心力作用的现象,例如在血管中,血液受到心脏的排放而向外扩张,首尾连接的细胞在环形轮廓中的拉伸等等。
因此,在生理学或医学的领域中,向心力作用也是一种非常重要的研究内容。
结尾:向心力作用是物理学中一种重要的现象,它对于我们的生活和科技应用有着深远的影响。
在教学物理学中,我们需要根据学习者的认知能力和实际应用经验,来探讨向心力作用的原理和应用,并且将其与其它相关知识相联系,以期帮助学习者真正理解和应用向心力作用。
形容向心力
形容向心力
以“形容向心力”为标题,来写一篇3000字文章,我想从两个方面来阐述我对于向心力的形容,这两个方面分别为“物质向心力”和“精神向心力”。
从物质层面来看,向心力可以简单地被形容为“牛顿之力”,即一种由物体间相互作用而产生的引力,它可以帮助我们了解这个宇宙中的秘密,并帮助我们预测物体之间的变化。
相比其他的力,向心力的作用范围较为有限,只有在物体之间距离比较近的情况下才会产生可观察的影响。
它可以把物体及其他物质物联系在一起,保持宇宙的稳定性,使得物体以恒定的速度移动,把质量均匀分布在空间中。
从精神层面来看,向心力则可以被比作人类的精神力量。
这种力量实际上是每个人都具有的内在潜力,它可以帮助我们超越自己,实现更高的目标。
它可以帮助我们发掘自己的潜力,实现更高的目标,成为更棒的人。
它可以帮助我们走出困境,不断前行,实现自己梦寐以求的目标和人生追求。
它可以让我们超越自我,把勇气和毅力传到每一个角落,释放出更多的潜能去实现更大的梦想和更高的目标。
总之,向心力无处不在,只要我们愿意,就能发掘出无穷的潜力。
向心力不仅仅是物质间的力量,更是一种精神力量,它能够激发我们的潜力,帮助我们实现更高的目标。
拥有向心力,在这个多变的宇宙中,我们也能够得到持久的精神支撑,实现自己的梦想和人生追求,实现更大的目标与愿景。
- 1 -。
什么是向心力?它是怎么产生的?
什么是向心力?它是怎么产生的?在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题,上课觉着什幺都懂了,可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣,伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题,是一些同学们的学习疑问,小编做一个统一的回复,有同样问题的同学,可以仔细看一下。
【问:什幺是向心力?它是怎幺产生的?】答:向心力总是指向圆心的,产生物体圆周运动的向心加速度,向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小。
向心力是根据力的效果命名的,严格来说,并不是一个真实存在的力,而是其他外力在径向(速度垂线方向)的合成。
因此,在分析做圆周运动时,只需要画出其他外力;不能在物体受力之外再添加一个向心力。
【问:滑动摩擦力等于什幺?】答:滑动摩擦力f的大小只和接触面材料和粗糙程度和正压力n相关。
滑动摩擦力的公式是f=μn;其中μ指的是滑动摩擦系数,与接触面粗糙程度有关,n指的是两个物体间的压力。
.【问:什幺时候系统的总能量不发生改变?】答:系统总能量不变,是不对外做功,同时外界也不对系统做功,且没有发生热传递。
外界对物体做功,或者外界向系统输入能量(热传导),系统总能量会增加;反之减小。
比如,在光滑水平面上,弹簧刚开始被两个小球压缩,后伸长的过程中,系统总能量守恒;如果有外部的摩擦力阻力,弹簧和小球就不守恒了。
【问:有什幺方法帮我提高答题速度?】答:做题速度的提高需要在平时锻炼。
如果你解题特别慢,我建议你课下做作业时给自己限定时间,在规定的时间里像考试一样,别的不许干。
比如,今天的这五道力学题,我就要在半个小时做完。
就像运动员一样,要想发挥好,就要在平时多锻炼,多付出。
以上什幺是向心力?由小编整理,希望能够帮助同学解决一些关于。
向心力
5向心力1. 向心力:做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力。
2. 向心力方向:向心力方向指向圆心,与速度方向垂直,方向不断变化,是一个变力3. 向心力的作用效果:只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。
4.向心力有关问题:(1)向心力是按效果命名的力;(2)任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度,它就是物体所受的向心力;(3)不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力以外,还要另外受到向心力作用。
5. 向心力的来源:向心力可以由具体某个力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供。
做匀速度圆周运动的物体,向心力由合力提供。
6. 向心力大小:F 心=mV 2/R=m ω2R=m(2π/T)2R练习题1.在匀速圆周运动中,下列物理量不变的是( )A .向心加速度B .线速度C .向心力D .角速度2.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中,正确的是 ( ) A .物体除其他的力外还要受到—个向心力的作用 B .物体所受的合外力提供向心力 C .向心力是一个恒力D .向心力的大小—直在变化3.下列关于向心力的说法中正确的是( )A .物体受到向心力的作用才可能做圆周运动B .向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果来命名的,但受力分析时应该画出C .向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中某一种力或某几种力的合力D .向心力只改变物体运动的方向,不改变物体运动的快慢4. 如图所示的圆锥摆中,摆球A 在水平面上作匀速圆周运动,关于A 的受力情况,下列说法中正确的是( )A .摆球A 受重力、拉力和向心力的作用;B .摆球A 受拉力和向心力的作用;C .摆球A 受拉力和重力的作用;D .摆球A 受重力和向心力的作用。
5.如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所受向心力是A .重力B .弹力C .静摩擦力D .滑动摩擦力 6.如图所示,一圆盘可绕通过圆盘中心O 且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一小木块A ,它随圆盘一起做匀速圆周运动。
例谈向心力的来源
例谈向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,不是某种性质的力。
同学们在解有关圆周运动和向心力时,往往容易错误分析受力,多分析了向心力,导致求解出错。
求解向心力问题的关键是找准向心力的来源,下面通过例题来说明向心力的来源。
一、向心力可以由重力、弹力或摩擦力中的某一个力提供 1、弹力提供向心力例1、洗衣机的甩干桶竖直放置。
桶的内径为20厘米,工作被甩的衣物贴在桶壁上,衣物与桶壁的动摩擦因数为0.025。
若不使衣物滑落下去,甩干桶的转速至少多大? 解:竖直方向重力与摩擦力平衡有mg F N =μ 弹力提供向心力r m F N 2ω= n f ππω22==得min /600/1042r s r R g n ===μπ2、摩擦力提供向心力例2、在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着三个物体A 、B 、C ,M A =M C =2M B ,它们与盘面间的摩擦因数相等,它们到转轴的距离的关系为R A <R B <R C ,当转盘的转速逐渐增大时哪个物体先开始滑动,相对盘向哪个方向滑? A 、B 先滑动,沿半径向外。
B 、B 先滑动,沿半径向内。
C 、C 先滑动,沿半径向外 D 、C 先滑动,沿半径向内。
解析: 物体相对盘滑动是由于提供的向心力小于维持做圆周运动所需的向心力。
故可以先求出开始滑动的临界角速度,rr m mg μωωμ=∴=2,由于R A <R B <R C 所以A B c ωωω〈〈,即C 先开始滑动,滑动时物体做离心运动,故滑动方向沿半径向外。
故C 正确3、重力提供向心力例3、如图所示,一质量为0.5kg 的小球,用0.4m 长的细线拴住在竖直面内作圆周运动,求当小球在恰好能过最高点圆上最高点,求过最高点时小球的速度? 解:小球做完整圆周运动过最高点的临界条件是重力提供向心力rvmmg 2=s m gr v /2==二、向心力可以由几个力的合力提供 1、由重力和弹力的合力提供例4、沿半径为R 的半球型碗底的光滑内表面,质量为m 的小球正以角速度ω,在一水平面内作匀速圆周运动,试求此时小球离碗底的高度。
向心力表达式的推导
向心力表达式的推导向心力是物体在向心力作用下沿着曲线运动的力,它的大小与物体的质量、速度和曲线半径有关。
向心力的表达式可以通过推导得到。
考虑一个物体在曲线上做匀速圆周运动,设物体的质量为m,速度为v,曲线的半径为r。
根据牛顿第二定律,物体受到的合力等于质量乘以加速度,即F=ma。
在圆周运动中,物体的加速度是指向圆心的,这个加速度被称为向心加速度,用a表示。
根据几何关系可知,向心加速度的大小等于速度的平方除以半径,即a=v²/r。
将向心加速度代入牛顿第二定律的表达式中,得到F=mv²/r。
这个力就是物体所受到的向心力,记作Fc。
根据向心力的定义,向心力的方向指向圆心。
在圆周运动中,向心力的方向与速度的方向垂直,所以向心力是一个向心的力。
物体在曲线上做匀速圆周运动时,所受的向心力的大小为Fc=mv²/r,方向指向圆心。
这就是向心力的表达式。
需要注意的是,向心力的表达式仅适用于做匀速圆周运动的情况。
对于其他非匀速曲线运动,向心力的表达式需要根据具体情况进行推导。
向心力的表达式对于理解和分析圆周运动非常重要。
它可以帮助我们确定物体所受的向心力的大小和方向,进而推导出物体的运动轨迹、速度和加速度等相关参数。
在实际应用中,向心力的表达式被广泛应用于物理学、工程学和天文学等领域。
除了向心力的表达式,还有一些相关的概念和公式需要了解。
例如,角速度是描述物体在圆周运动中角度变化的快慢程度的物理量,用符号ω表示。
角速度与线速度之间存在着一定的关系,即ω=v/r,其中v为线速度,r为曲线的半径。
还有一个重要的物理量是离心力,它和向心力是相对的。
离心力是指物体在圆周运动中离开圆心的力,它的大小和向心力相等,方向相反。
离心力的表达式为Fce=-Fc。
向心力是物体在向心力作用下沿着曲线运动的力,它的表达式为Fc=mv²/r。
向心力的大小与物体的质量、速度和曲线半径有关,方向指向圆心。
《向心力的来源》课件
F=qE
描述
在带电粒子运动过程中,电场力可以充当向心力,例如在电子围绕 原子核旋转的过程中,电场力就提供了主要的向心力。
磁场力
定义
01
磁场力是指带电粒子在磁场中受到的力,其大小与带电粒子的
电荷量成正比,与磁感应强度成正比。
公式
02
F=qvBsinθ
描述
03
磁场力可以在磁场中充当向心力,例如在电子围绕磁力线旋转
的过程中,磁场力就提供了主要的向心力。
其他力
定义
除了万有引力、电场力和磁场力 之外,还有一些其他的力可以充 当向心力,例如弹力、摩擦力等 。
描述
在一些特定的物理模型中,如绳 系小球模型、滑轮模型等,其他 的力也可以提供向心力。
03
向心力的大小
公式计算
总结词:公式计算
详细描述:向心力的大小可以通过公式F=m*v^2/r进行计算,其中F表示向心力 ,m表示物体的质量,v表示物体的线速度,r表示物体做圆周运动的半径。
相对论与量子力学的统一
目前物理学尚未实现相对论与量子力学的统一,未来可能通过深入研究向心力理论,推动相对论与量子 力学的统一,为物理学的发展带来新的突破。
THANK YOU
详细描述
向心力的大小与物体的质量和速度以及圆周 运动的半径有关,它提供了物体做匀速圆周 运动所需的向心加速度,使物体能够持续沿
着圆周轨迹运动。
解释天体运动规律
要点一
总结词
向心力在天体运动中起着关键作用,它解释了行星、卫星 等天体的运动规律。
要点二
详细描述
行星和卫星在绕太阳或地球等中心天体运动时,受到中心 天体的引力作用,这个引力提供它们做圆周运动的向心力 。通过分析向心力与天体运动的关系,我们可以了解天体 的轨道、周期、速度等参数,从而解释天体运动的规律。
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浅谈向心力来源
江苏省泗洪中学 223900 高登摘要
向心力在物体的受力分析中是不能单独作出的,是其它力来充当的。
向心力的来源较为广泛,可以是某个力也可以是合力或某个力的分力。
在判断向心力时要从实际问题出发,求出指向圆心的力,充当向心力。
本文分析高中阶段常见的向心力来源。
关键词圆周运动向心力向心力来源
物体做圆周运动时,合力在指向圆心方向提供向心力。
向心力是按力的作用效果命名的。
在做有关圆周运动的向心力的分析受力时,有时候会多出一个向心力,导致求解出错。
向心力可以由某一个力提供,也可以由若干个力的合力提供,甚至可以由某一个力的分力提供。
在受力分析中不能画在受力图上。
判断向心力的来源,要从效果出发,向心力来源于其它力。
可以是重力、弹力、摩擦力、万有引力、洛伦磁力、某些力的合力或某个分力。
下面通过例题来说明向心力的来源,可以更好的体会与理解向心力。
一.单个力充当向心力
1)重力提供向心力
例1、汽车在凸形桥行驶,凸凸形桥的半径为R,
要使汽车一直在桥面上行驶要经过桥的最高点的速
度最大为多少?
解:分析:向心力在桥面内沿桥的半径方向指向圆心, 重力(方向竖直向下),支持力(方向竖直向上),这两个力的合力 (向心力沿竖直向下),要求沿桥面下来,最高点的支持力为零,重力提供向心力。
R
v
m
mg
2
= 解得gR
v =
2)弹力提供向心力:
例2、洗衣机的甩干桶竖直放置。
桶的内径为20厘米,工作被甩的衣物贴在桶壁上,衣物与桶壁的动摩擦因数为0.025。
若不使衣物滑落下去,甩干桶的转速至少多大? 解:竖直方向重力与摩擦力平衡有mg
F N =μ
弹力提供向心力r
m F N
2
ω= n f ππω22==
得min
/600/1042
r s r R g n ===
μ
π
3)摩擦力提供向心力:
例3、在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着三个物体A 、B 、C ,M A =M C =2M B ,
它们到转轴的距离的关系为R A
<R B <R C ,当转盘的转速逐渐增大时哪个物体先开始滑动,相对盘向哪个方向滑? A 、B 先滑动,沿半径向外。
B 、B 先滑动,沿半径向内。
C 、C 先滑动,沿半径向外 D 、C 先滑动,沿半径向内。
解: 物体相对盘滑动是由于提供的向心力小于维持做圆周运动所需的向心力。
故可以先求出开始滑动的临界角速度,
r
r m mg μωωμ=
∴=2
,由于R A <R B <R C 所以A B c ωωω〈〈,即C 先开始
滑动,滑动时物体做离心运动,故滑动方向沿半径向外。
故C 正确 4)万有引力提供向心力
例4:地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的。
已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍,则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为
A .0.19
B .0.44
C .2.3
D .5.2 解:天体的运动满足万有引力充当向心力即R
v
m
R
Mm G
2
2
=可知
R
GM v =
,可见木星与地球绕太阳运行的线速度之比
4
.40.2
51R R ≈=
=
水
地地
水v v ,B 正确
5)洛伦磁力提供向心力
例5、如图,在一水平放置的平板MN 的上方有匀强磁场,磁感应强度的大小为B ,磁场方向垂直于纸面向里.许多质量为m 带电量为+q 的
粒子,以相同的速率v 沿位于纸面内的各个方向,由小孔O 射入磁场区域.不计重力,不计粒子间的相互影响。
下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域,其中Bq
mv R =
.哪个图是正确的?
M
N
O
B
A
B C D
解:带电粒子在磁场中受洛伦兹力,洛伦兹力充当向心力。
带电粒子做匀速圆周运动,Bq
mv R =
正粒子的速度方向不同,当水平向右时,圆心在过O 点垂直MN 的直线上。
A 正确
二、向心力可以由几个力的合力提供 1)由重力和弹力的合力提供
例6、圆锥摆模型:质量为m 的小球用长为L 的上端固定的细线连接,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θ。
求角速度多大?
解析:对小球而言,受力如图,重力和绳拉力的合力
提供向心力,其大小为θ
tan mg ,小球沿水平方向做匀速
圆周运动的半径θ
sin L r =
建立方程: θ
ωθsin tan 2
L m mg = 整理得:θ
ω
cos L g =
2)由弹力和摩擦力的合力提供
例7、如图所示,细绳一端系着质量为M=0.6kg 的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量为m=0.3kg 的物体,M 的中点与
圆孔距离为0.2m ,并知M 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ω在什么范围内m 处于静止状态?(取g=10m/s2)(8分)
解:当ω比较小时物体M 有向O 点滑动的趋势拉力与摩擦力这差提供向心力由
r M f mg 2
1ω=-
得Mr
f m
g -=
21
ω
s
rad
/9.21=ω;
当ω比较大时M 有背离O 运动的趋势,拉力与摩擦力之和提供向心力即
r M f mg 2
2ω=+得
s
rad Mr
f m
g /5.62=+=
ω
所以s
rad s rad
/5.6/9.2≤≤ω
3)由拉力的一个分力提供
例6、如图所示,已知绳长为L=20cm ,水平杆长d=0.1m ,小球质量m=0.3kg ,整个装置可以绕竖直轴转动,问:
(1)要使绳子与竖直方向成o 45角,试求该装置必须以多大的角速度转动才行?
(2)此时绳子的拉力为多大?
解:(1)绳的拉力的一个分力指向圆心,充当向心力,
2
tan ω
θmr mg = θ
sin L d r +=
得s
rad L d g /4.6sin tan =+=
θ
θω
(2)由2
45
cos ω
mr F o
= 的N
mr F
o
16.445
cos 2==
ω
从以上的例题中可以发现,向心力的来源很多。
在分析向心力时,只要把握向心力的特点,通过分析合力与运动的轨迹就不难解决向心力。