5.6向心力(上课用)
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第七节 向心力探索:自学尝试解决下列问题1、 做圆周运动的物体具有向心加速度,则物体所受的作用力是否可以为零?为什么?解析:不可以为零。
由牛顿第二定律ma F =知:物体的加速度不为零,则所受的作用力必不为零。
2、 做匀速圆周运动的物体其动能是否变化?合外力做的功是多少?解析:做匀速圆周运动的物体,由于其速率不变,故其动能不变,由动能定理可知,合外力做的功为零。
3、 请你探究一下做匀速圆周运动的物体所受的合外力的方向如何?解析:做匀速圆周运动的物体,其加速度大小不变,方向不断改变,始终指向圆心,根据牛顿第二定律可知,物体所受的合外力的方向,就是加速度的方向,故始终指向圆心。
要点归纳1、向心力:做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力叫做向心力。
注意:①向心力是根据力的作用效果来命名的。
向心力可以是某一个力或某个力的分力或某几个力的合力来提供。
不管属于什么性质的力,只要产生向心加速度,就叫做向心力。
②向心力的方向与线速度的方向垂直,起改变速度方向的作用,不改变速度的大小,所以向心力不会对物体做功。
2、变速圆周运动:速率大小发生变化的圆周运动叫做变速圆周运动。
注意:①变速圆周运动中的合外力并不指向圆心。
这一力F 可以分解为互相垂直的两个力:跟圆周相切的分力Fr 和指向圆心方向的分力Fn.Fn.产生了向心加速度,与速度垂直,改变了速度方向。
Fr 产生切向加速度,切向加速度与物体的速度方向在一条直线上,它改变了速度的大小。
仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动,同时具有向心加速度和切向加速度的运动是变速圆周运动。
②变速圆周运动中,某一点的向心加速度和向心力均可用rv a n 2=、2ωr a n =和rv m F n 2=、2ωmr F n =公式求解,只不过v,ω都是指那一点的瞬时速度。
③处理一段曲线运动的方法:一段曲线运动轨迹可以分割成许多不同半径的极短一小段圆弧,这样一般曲线运动可以采用圆周运动的分析方法。