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向心力和向心加速度
[知识要点]
1.做匀速圆周运动的物体所受的合外力方向总是指向圆心。它的作用效果只是使物体的运动方向发生改变。
2.向心力:物体做圆周运动时,物体受到的使它的运动方向发生改变,总指向
圆心的力。
①向心力是个变力,大小不变,方向随时发生改变。
②向心力是个效果力,它既可以是几个力的合力,也可以是某个力的分力。
③向心力只改变物体的运动方向,不改变物体的速率大小。
3.与向心力有关的因素:
向心力的大小与物体的质量m、圆的半径r、运动的角速度、运动的线速度
| 有关。具体关系如下: |
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4.向心加速度:向心力产生的加速叫向心加速度。
①向心加速度用来描述物体线速度方向改变的快慢程度。
| ②加速度大小计算公式: |
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③加速度方向总指向圆心,方向时刻在改变,大小不变。所以匀速圆周运动实质上匀变速曲线运动。
④当ω是常量时,向心加速度与半径成正比;当ν为常量时,向心加速与半径成反比。
5.匀速圆周运动的特点:
向心力的大小就是物体受到的合外力。只用来改变方向,所以向心加速度大小、速度率、向心力大小均不变。
[例题]
1.有一个质量为m的小木块,由碗边滑向碗底,碗内表面是半径为R的圆弧,由于摩擦力的作用,木块运动的速率不变,则
A.它的加速度为零
B.它所受合力为零
C.它所受的合外力大小一定、方向改变
D.它所受合力大小方向均一定
E.它的加速度恒定
[分析]
物体做曲线运动,故是变速曲线运动,所以加速度不为零,A错。因为加速度不为零,所以物体所受的合外力一定不为零,B错。因为物体作匀速圆周运动,所以物体所受合外力总指向圆心而且大小不变,所以C正确。C正确,D就因为“方向一定”而错。加速度大小不变,但方向随时改变,所以加速度不恒定,E错。
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2.如右图,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起作匀速圆运动,则A物体的受力情况是:
A.受重力、支持力;
B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C.受重力、支持力、向心力、摩擦力
D.以上均不正确
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[分析]物体A在水平台上,其受重力和盘所产生的向上的支持力是一对平衡力,另外还受到一个向心力的作用才能作圆周运动,这个向心力实际上是摩擦力。所以A错,B正确。因为这个摩擦力就是向心力而不是两个力,所以C错。D因为B的正确而错误
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