做匀速圆周运动的物体-重庆市永川职业教育中心.PPT

五.向心力.向心加速度 匀速圆周运动一向心力 实验平抛运动.gsp 匀速圆周运动的质点具有向心加速度，加速度的方向是沿着半径指向圆心的，而且总保持与即时线速度的方向垂直 a的方向解释 匀速圆周运动的速度方向不断改变，所以一定有加速度。质点做匀速圆周运动时，根据牛顿第二定律，质点必受到向心加速度a，方向总指向圆心，它在任一时刻的加速度都是沿着半径指向圆心的，总保持与即时线速度方向垂直，因此叫向心加速度大小的计算公式为：a=v2/r由于匀速圆周运动的v，r大小不变，所以向心加速度的大小也是不变的。匀速圆周运动的即时速度和加速度的大小虽然不变，但它们的方向却时刻在变。因此，匀速圆周运动实质上是非匀变速运动或称变加速运动。 思考与讨论 向心力是根据其产生向心加速度的效果命名的。它可以是某种性质的一个力，也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。所有做匀速圆周运动的物体，都必须受到向心力的作用，向心力与线速度都是大小恒定，方向时刻改变，且总保持互相垂直。 应用1.火车拐弯 若火车的拐弯处轨道面倾角为θ，应有： 当r、θ一定时，车以相应速度v行驶，可不受外轨的旁推力作用，当然外轨、内轨均不受车的推力的作用。但若车速v′v，则仍需外轨对车有向内的推力，若车速过大，F′仍不能满足车拐弯所需的向心力，火车仍有出事故的危险。若v″v，则内轨需使用向外的推力。 应用2汽车过桥 例以v过桥时，分析车对桥梁的压力？ 应用3.水流星 如图要水流星刚巧能经过最高点,在最高点时至少需要多大速度? 离心现象事例 典型例题 例题一： 1.一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮半径是小轮半径的2倍大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3，当大轮边上P点的向心加速度是0.6m/s2时，大轮上的S点和小轮边缘上的Q点向心加速度各多大？ 2.做匀速圆周运动的物体： A. 受平衡的力作用。 B. 所受的力可能平衡，也可能不平衡。 C. 所受的外力的合力始终垂直于速度方向，大小不变。 D. 所受的外力的合力，始终指向圆心，是个恒力 例题二： 长为l的细绳一端栓一小球，另一端固定在O点，使小球在竖直平面做圆周运动，若小球恰能通过最高点（不受绳的拉力），Va=？ 例题三： 在半径为r的水平转台边缘放一这质量为m的物体，在转台角速度增大到ω0时，物体恰好被甩出转台。若在物体所在半径的中点再放一相同的物体，并用细线连接两个物体。那么，⑴当转动角速度为1.1ω0时，细线的拉力是多少？ ⑵转动角速度为多大时，两个物体会在转台上滑动？ 例题四：内壁光滑两端封口的长为20cm的玻璃管，管内抽成真空，内装原长为15cm，倔强系数为K=300N/m的轻弹簧，弹簧两端系有质量为100g的薄活塞。g取10m/s2。⑴当玻璃管以其中央为轴在竖直平面内匀速转动时，角速度至少为何值时，两个活塞均达到管的底端，分别画出最高点、最低点的活塞受力示意图。⑵若玻璃管的耐压力为22N，匀速转动的玻璃管角速度超过何值时，将使玻璃管的一端破裂？管在竖直位置时，上下两端哪一端先破裂？为什么？ 例题五：一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ=30°。一条长为l的绳（质量不计），一端固定在圆锥体顶点O处，另一端栓着一个质量为m的小物体（可视为质点）。小物体以速率v绕轴线做水平匀速圆周运动。⑴当时 ,绳对物体的拉力。⑵当时 ，求绳对物体的拉力。  * 永川职业教育中心：李远秀 使质点产生向心加速度的力，就叫做向心力。向心力大小的计算公式有： 　 水平元盘绕轴转动时,盘上静止物体做圆周运动所需的向心力就是静摩擦力f(重力G与支持力N抵消) 变化：过如图示处，分析 车对底层的压力？ 绳栓着小球做圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F=mω2r，如果ω增大，则F也增大，F增大到一定程度，绳会被拉断，致使F=0，向心力消失，小球将沿切线方向飞出而远离圆心运动。同样，若F小于它做圆周运动的所需的向心力，即Fmω2r，小球也要沿一条曲线运动，而且离圆心越来越远。???? 在实际中，有一些利用离心运动的机械，这些机械叫做离心机械。离心机械的种类很多，应用也很广。例如，离心干燥（脱水）器，离心分离器，离心水泵。 ??????????????????离心水泵 ?????????????????? 离心干燥器 ⑴对边缘物体： ???????????????????????????????????????????????????????????????????后来两个物体连接时：受绳的拉力T和fm， ⑵两个物体连接时：