高中物理第五章第六節(jié)向心力課件新人教版必修2-資料下載頁
2024-11-17 12:54本頁面
【導(dǎo)讀】問題一向心力有什么特點(diǎn)？向心力是按力的作用效果來命名的力．它不是具有確定性質(zhì)。在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤內(nèi)保持相對靜止的原因是靜摩擦力充當(dāng)向心力．。向心力的作用效果是改變線速度的方向．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的。若物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力必然是物體所受的合力，它始終沿著半徑方向指向圓心，并且大小恒定．。大?。韵掠脦讉€(gè)實(shí)例來分析．。如圖所示，在光滑水平面上的O點(diǎn)系上繩子的一端，繩子另一。端系一小球，使小球在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球做勻速圓周。運(yùn)動(dòng)趨勢方向是沿半徑背向圓心，因?yàn)殪o摩擦力的方向與相對運(yùn)動(dòng)。趨勢方向相反．汽車在水平面上拐彎時(shí)所需的向心力就是由路面施。實(shí)際上，上述幾種情況均是由合力提供向心力的，只不過物體。點(diǎn)時(shí)，向心力由軌道施加的支持力和重力在半徑方向的分力提供，行受力分析時(shí)，不能額外地加個(gè)向心力．。明確研究對象，對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意
【正文】 有遠(yuǎn)離圓心 O 運(yùn)動(dòng)的趨勢 ， 故轉(zhuǎn)盤對 A 的摩擦力方向指向圓心． 當(dāng) A 將要沿轉(zhuǎn)盤背離圓心滑動(dòng)時(shí) ， A 所受的摩擦力為最大靜摩擦力 ， 方向指向圓心 ， 此時(shí) A 做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力為繩的拉力與最大靜摩擦力的合力 ， 即 F ＋ Fm＝ m rω21， ① 由于 B 靜止 ， 則有 F ＝ mg ， ② 又因?yàn)?Fm＝ μFN＝ μ m g ， ③ 由 ①②③ 式可得： ω1＝g （ 1 ＋ μ ）r. 當(dāng) A 將要沿轉(zhuǎn)盤指向圓心滑動(dòng)時(shí) ， A 所受的摩擦力為最大靜摩擦力 ， 方向背離圓心 ， 此時(shí) A 做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力為 F － Fm＝m r ω22， ④ 由 ②③④ 式可得： ω2＝g （ 1 － μ ）r. 故要使 A 隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng) ， 其角速度 ω 的范圍為 ω2≤ ω ≤ ω1，即g （ 1 － μ ）r≤ ω ≤ g （ 1 ＋μ）r. 答案： g （ 1 － μ ）r≤ ω ≤ g （ 1 ＋ μ ）r. 名師歸納： 本題中的臨界條件是物體 A 所受靜摩擦力達(dá)到了最大靜摩擦力 ， 此時(shí)對應(yīng)的角速度也達(dá)到了臨界值． ? 變式應(yīng)用 3 ． 原長為 L 勁度系數(shù)為 k 的輕彈簧一端固定一個(gè)小鐵塊 ， 另一端連接在豎直軸 OO′ 上 ， 小鐵塊放在水平圓盤上 ， 若圓盤靜止 ， 把彈簧拉長后將小鐵塊放在圓盤上 ，使小鐵塊能保持靜止的彈簧的最大長度為54L. 現(xiàn)將彈簧長度拉長到65L 后 ， 把小鐵塊放在圓 盤上 ， 在這種情況下 ， 圓盤繞其中心軸 OO′ 以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng) ， 如圖所示．已知小鐵塊的質(zhì)量為 m. 為使小鐵塊不在圓盤上滑動(dòng)．圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω 最大不得超過多少？ 解析： 以小鐵塊為研究對象 ， 圓盤靜止時(shí) ， 設(shè)鐵塊受到的最大靜摩擦力為 Ffm， 有 Ffm＝14k L. ① 圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω 最大時(shí) ， 鐵塊受到的摩 擦力達(dá)到最大靜摩擦力 Ffm， 方向指向圓心 ， Ffm與彈簧的拉力 F 提供向心力 ， 由牛頓第二定律有 Ffm＋ kx ＝ m ω265L ， ② 此時(shí) x ＝L5， ③ 解以上三式得角速度 的最大值 ω ＝3k8m. 答案： 3k8m
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