向心力(精品教案)
〖答案〗C
知识点2:变速圆周运动和一般的曲线运动
(1)变速圆周运动物体所受的合力,并不指向圆心。这一合力F可以分解为互相垂直的两个力;跟圆周相切的分力FT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。
FT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,同是时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速圆周运动。
说明:①变速圆周运动中,向心加速度和向心力的大小和方向都变化。]
②变速圆周运动中,某一点的向心加速度和向心力均可用an=v2/r 、an=rω2和 Fn= mv2/r、Fn= mrω2公式求解,只不过v、ω都是指那一点的瞬时速度。 ③物体做匀速圆周运动的条件:物体做匀速圆周运动所需向心力或所需向心加速度由物体的运动情况来决定。当所需向心力(mv2/r、mrω2)与合力提供的向心力达到相对“供需平衡”(即F供=F需)时,物体才做匀速圆周运动。 (2)一般曲线运动:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线。 一般的曲线运动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。
注意:圆周运动的力学问题一般解题方法: ① 确定做圆周运动的物体为研究对象。
② 确定物体做圆周运动的轨道平面、圆心、半径及轨道
③ 按通常的方法,对研究对象进行受力分析,从中确定出向心力的来源。 ④ 选用合适的向心力公式,建立方程来求解,有些问题需运用几何知识建立辅助方程来帮助求解。
〖例2〗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?(g=10m/s2)

〖思路分析〗当ω具有最小值时,M有向着圆心运动的趋势,故水平面对M的摩擦力方向背离圆心,且等于最大静摩擦力Fm=2N,对于M:FT- Fm=Mrω12 , FT =mg
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