向心加速度精選(九篇)

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第1篇：向心加速度范文

論文關(guān)鍵詞：向心,加速度,公式,推導(dǎo),方法

 

如圖所示，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，內(nèi)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)，位移為，速度變化為，是轉(zhuǎn)過的圓心角，是速度的偏轉(zhuǎn)角，是角速度，證明

向心加速度的表達(dá)式

方法一：

由幾何知識(shí)可知，

所以解的

內(nèi)的平均加速度為

當(dāng)時(shí)，

所以，加速度

第2篇：向心加速度范文

關(guān)鍵詞： 衛(wèi)星變軌問題 向心加速度 運(yùn)動(dòng)參量比較

近幾年各省市的高考題中多次涉及衛(wèi)星變軌問題，由于變軌問題涉及的相關(guān)知識(shí)較多，綜合性較強(qiáng)，而在各種版本的物理教材中都只是一筆帶過，以致許多學(xué)生對(duì)衛(wèi)星在運(yùn)行速率突然發(fā)生變化時(shí)衛(wèi)星的軌道在圓周與橢圓之間發(fā)生變化的規(guī)律感到疑惑不解，存在模糊甚至錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。本文對(duì)變軌問題中的兩個(gè)典型疑難問題進(jìn)行分析，以期幫助學(xué)生正確理解變軌問題。

一、衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度和向心加速度

衛(wèi)星在圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力全部用來提供向心力，這時(shí)衛(wèi)星的加速度就是向心加速度，而在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，萬有引力并不一定全部用來提供向心力，向心力只是萬有引力沿法向分力（與切線垂直的方向）的作用效果，因此向心加速度將不一定等于衛(wèi)星在軌道上運(yùn)動(dòng)的加速度。那么衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度和向心加速度具體有什么關(guān)系呢？

1.橢圓軌道上的近地點(diǎn)（或遠(yuǎn)地點(diǎn)）

首先我們用動(dòng)力學(xué)知識(shí)進(jìn)行定性分析：第一，對(duì)于做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，可以把合外力F沿曲線的切線方向和法線方向分解，沿切線方向的分力F1產(chǎn)生切線方向的加速度a1，改可知，所受的合外力是一樣大的，所以加速度也是一樣大的。第三，當(dāng)衛(wèi)星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)到近地點(diǎn)（或遠(yuǎn)地點(diǎn)）時(shí)，由于地球給它的萬有引力的方向和它的速度方向垂直，因此在這一位置衛(wèi)星只有向心加速度，其切向加速度為零，萬有引力全部用于提供向心力，其加速度就只有向心加速度了。因此，衛(wèi)星在不同軌道上經(jīng)過近地點(diǎn)（或遠(yuǎn)地點(diǎn)）時(shí)，衛(wèi)星的加速度相等，向心加速度也相等。

然后我們結(jié)合衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能公式定量進(jìn)行計(jì)算：

2.橢圓軌道上的任一位置

衛(wèi)星在近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，萬有引力始終指向地心，與對(duì)應(yīng)該點(diǎn)的線速度方向并不垂直，此時(shí)萬有引力產(chǎn)生兩個(gè)作用效果，如圖2所示，一方面提供沿軌道切向的切向力，改變衛(wèi)星的速率，由近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到遠(yuǎn)地點(diǎn)的過程中，切向分力與速度方向相反，對(duì)衛(wèi)星做負(fù)功，使衛(wèi)星速率越來越小，由遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到近地點(diǎn)的過程中，切向分力與速度方向相同，對(duì)衛(wèi)星做正功，使衛(wèi)星速率越來越大。另一方面提供與速度方向垂直的向心力，不斷改變衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)方向。此時(shí)向心力只是萬有引力相互垂直的兩個(gè)分量中的一個(gè)，其大小小于萬有引力，由此產(chǎn)生的向心加速度小于加速度。

二、衛(wèi)星軌道在圓周和橢圓之間變換時(shí)的運(yùn)動(dòng)參量比較

1.變軌情景

第3篇：向心加速度范文

在物理教學(xué)中，細(xì)節(jié)的處理對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)有重要的影響。只有處理好細(xì)節(jié)，才能更好地凸顯物理的本質(zhì)，學(xué)生才能以不變應(yīng)萬變，才不會(huì)錯(cuò)誤遷移解題經(jīng)驗(yàn)，才不會(huì)陷入思維定勢。

[關(guān)鍵詞]

教學(xué)；遷移；細(xì)節(jié)

在物理教學(xué)中，應(yīng)該處理好細(xì)節(jié)，這樣，才能把物理本質(zhì)凸顯出來，學(xué)生才能夠抓住住物理的本質(zhì)因素，學(xué)生也才能夠在解題中以不變應(yīng)萬變。如果對(duì)細(xì)節(jié)的處理不到位，學(xué)生在解決問題時(shí)不能分清楚不同物理問題之間的區(qū)別，那就容易陷入思維定勢的誤區(qū)，對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)造成障礙。本文以萬有引力定律運(yùn)用為例，談?wù)勎锢肀举|(zhì)的細(xì)節(jié)與學(xué)生思維定勢之間的關(guān)系。

一、物理量的矢量性

在學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)學(xué)生已經(jīng)知道向心力、向心加速度、線速度是矢量，有大小有方向，且在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中這些物理量大小相等、方向不斷變化。研究天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，衛(wèi)星繞中心天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在分析天體運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，有不少學(xué)生由于沒有注意上述物理量是矢量，或者沒有受到一些教輔資料口訣的影響，而出現(xiàn)低級(jí)錯(cuò)誤。例如，在學(xué)習(xí)地球同步衛(wèi)星時(shí)，很多教輔資料和老師歸納為：五同――同軌、同高、同速、同周期、同加速度。這里面的同僅指物理量大小相同，而學(xué)生受這些口訣的影響進(jìn)一步忽略了物理量的方向，導(dǎo)致低級(jí)錯(cuò)誤。

例題1：某一時(shí)刻，所有的地球同步衛(wèi)星（ ）

A.向心力相同 B.線速度相同

C.向心加速度相同 D.離地心的距離相同

要解決這一問題，就要在教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)所有圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律對(duì)天體運(yùn)動(dòng)中的衛(wèi)星都適用，描述衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)時(shí)適用描述圓周運(yùn)動(dòng)所有物理量，這些物理量中線速度、向心力、向心加速度等是矢量。強(qiáng)調(diào)了這些物理量是矢量這一細(xì)節(jié)，學(xué)生自然能解決例題1。

二、物體的“隨”與衛(wèi)星的“繞”

在天體運(yùn)動(dòng)中，我們遇到很多問題都是簡化成衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周這一模型。此時(shí)，由萬有引力提供向心力得[GMmr2=mv2r=mrω2=mr（2πT）2]，根據(jù)題目的已知條件一般可以解決問題，再稍微復(fù)雜一些的問題中再結(jié)合黃金代換式[GM=gR2]即可。也許是過多遇到這一類題目，學(xué)生在遇到地球上的物體隨地球一起運(yùn)動(dòng)時(shí)，也采用萬有引力提供向心力列式分析。

例題2：地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為F1，向心加速度為a1，線速度為v1，角速度為ω1；地球同步衛(wèi)星的向心力為F2，向心加速度為a2，線速度為V2，角速度為ω2；設(shè)物體與衛(wèi)星的質(zhì)量相等，則（ ）

A.F1>F2 B.a1>a2 C.V1

本題中有不少學(xué)生根據(jù)萬有引力提供向心力及牛頓第二定律得到[v=GMr]，[ω=GMr3]，[a=GMr2]，分析后得到：v1>v2，ω1>ω2，a1>a2等錯(cuò)誤結(jié)論?！暗厍虺嗟郎系奈矬w隨地球自轉(zhuǎn)而做圓周運(yùn)動(dòng)”叫做“隨地球一起運(yùn)動(dòng)”，“地球同步衛(wèi)星的圓周運(yùn)動(dòng)”叫“繞地球一起運(yùn)動(dòng)”，只有學(xué)生清楚“隨”與“繞”之間的區(qū)別與聯(lián)系，才能解決問題。“隨”與“繞”所做的都是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，都是合外力提供向心力。但是“隨”與“繞”物體的受力情況是不一樣的?！半S”的受力如圖1所示，赤道上的物體受到萬有和地面對(duì)物體的支持力，這兩個(gè)力的合力提供向心力，萬有引力從效果上來看可以分解為重力和向心力，重力和支持力是一對(duì)平衡力，如圖2所示。“繞”受力分析如圖3所示，地球同步衛(wèi)星只受到地球?qū)λf有引力的作用，此時(shí)萬有引力提供向心力。所以，“隨”與“繞”動(dòng)力學(xué)方程不一樣，“隨”時(shí)為[GMmR2-mg=mv2R=mRω2]，“繞”時(shí)為[GMmr2=mv2r=mRω2]。此時(shí)如果兩種情況都依據(jù)萬有引力提供向心力來分析向心加速度、線速度、角速度，必然導(dǎo)致錯(cuò)誤。

知道“隨”與“繞”的區(qū)別，只能知道不能怎樣解決問題，要找到正確的解決問題的方法，還需要知道“隨”與“繞”二者之間的相同之處。赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的角速度與同步衛(wèi)星的角速度相同，即ω1=ω2.由于地球同步衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大于地球赤道的半徑，由[a=rω2]得到同步衛(wèi)星的向心加速度要大于隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，即a1>a2；由v=ωr可知，同步衛(wèi)星的線速度要大于隨地球自轉(zhuǎn)的線速度，即V1

三、中心天體是否相同

在分析天體運(yùn)動(dòng)時(shí)候，經(jīng)常遇到比較同一個(gè)中心天體的不同軌道上的衛(wèi)星或者同一衛(wèi)星前后不同時(shí)刻在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的線速度、角速度、向心加速度、周期等物理量的大小。在分析這些問題時(shí)，根據(jù)萬有引力提供向心力[GMmr2=mv2r=mrω2=mr（2πT）2]得：[v=GMr]，[ω=GMr3]，[a=GMr2]，[T=4π2r3GM]，于是有了“軌道半徑越大，周期越大，線速度、角速度、向心加速度都越小”的思維定勢。這樣的思維定勢在解決如下面例題3這一類試題時(shí)，很有利，學(xué)生很快可以選出正確答案。

例題3：如圖4所示，在同一軌道平面上，有繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星a、b、c某時(shí)刻在同一直線上，則（ ）

A.經(jīng)過一段時(shí)間，它們將同時(shí)第一次回到原位置

B.衛(wèi)星c受到的向心力最小

C.衛(wèi)星b的周期比c小

D.衛(wèi)星a的角速度最大

在上述問題的解決中，分析問題時(shí)，由于是同一個(gè)中心天體，所以在比較時(shí)式子中的“M”是不變的，才有了“軌道半徑越大，周期越大，線速度、角速度、向心加速度都越小”。教學(xué)中，如果不強(qiáng)調(diào)“中心天體不變”這一個(gè)細(xì)節(jié)，學(xué)生在遇到例題4這一類試題時(shí)就會(huì)束手無策，或者得出錯(cuò)誤的結(jié)論。

例題4：如圖5，甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（ ）

A.甲的向心加速度比乙的小

B.甲的運(yùn)行周期比乙的小

C.甲的角速度比乙的大

D.甲的線速度比乙的大

本題中甲和乙兩顆衛(wèi)星，半徑相同，如果學(xué)生由于思維定勢，套用上面“軌道半徑越大，周期越大，別的物理量都越小”的結(jié)論，學(xué)生會(huì)得到“甲乙周期、線速度、角速度、向心加速度大小相同”的錯(cuò)誤結(jié)論。本題中甲和乙兩顆衛(wèi)星的所環(huán)繞的中心天體不同，且中心天體的質(zhì)量是不同的，不能再套用上述結(jié)論。只能根據(jù)萬有引力提供向心力，分析后得到正確結(jié)論。以線速度的比較為例，[v甲=GMr]，[v乙=2GMr]，所以乙的線速度比甲大。

四、公式中不同含義的“R”

在天體運(yùn)動(dòng)部分，R有時(shí)表示天體之間的距離，有時(shí)表示天體半徑，有時(shí)表示衛(wèi)星軌道半徑，如果不把公式中的字母含義弄清楚，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)如下兩種典型錯(cuò)誤，錯(cuò)誤1：把表示不同物理量的R錯(cuò)誤約分；錯(cuò)誤2：雙星問題中把兩星體之間的距離R與軌道半徑混為一談。

例題5：月球繞地球的運(yùn)動(dòng)近似看成，月地距離為r，地球半徑為R，如果月球繞地球的周期為T，求地球的平均密度？

解：設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m。

根據(jù)萬有引力提供向心力有：[GMmr2=mr（2πT）2]，

可得：[M=4π2r3GT2]

地球體積[v=43πR3]，地球的平均密度[ρ=Mv=3πr3GT2R3].

算到這里之后，有不少同學(xué)把r3與R3約去，這些同學(xué)在計(jì)算中沒有區(qū)分[v=43πR3]中的R與[F=GMmr2]、[F向=mr（2πT）2]中的r。要解決這一問題，我們就要做好如下兩個(gè)細(xì)節(jié)：第一，在教學(xué)之初強(qiáng)調(diào)，公式中個(gè)字母表示的物理量；第二，為了幫助學(xué)生理解理解各公式中不同的R，畫出圖6所示的天體運(yùn)動(dòng)的模型圖，明確R是中心天體半徑，r是衛(wèi)星到中心天體球心的距離，在這里同時(shí)也是衛(wèi)星的軌道半徑。提出問題，[F=GMmr2]中的r（兩天體的距離）與向心力公式中的（衛(wèi)星軌道半徑）是不是一定相同呢？讓學(xué)生思考例題6。

例題6：兩個(gè)星球組成雙星，銀河系的恒星中大約四分之一是雙星。某雙星由質(zhì)量不等的星體S1和S2構(gòu)成，兩星在相互之間的萬有引力作用下繞兩者連線上某一定點(diǎn)O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由天文觀察測得其運(yùn)動(dòng)周期為T，S1到O點(diǎn)的距離為r1、S1到S2間的距離為r，已知引力常量為G。求出S2的質(zhì)量。

學(xué)生常見錯(cuò)誤分析：設(shè)兩星質(zhì)量分別為M1和M2，它們都O點(diǎn)做周期為T的圓周運(yùn)動(dòng)。由萬有引力提供向心力[GM2M1r2=M1r（2πT）2]得[M2=4π2r2GT2]，或者[GM2M1r12=M1r1（2πT）2]得[M2=4π2r13GT2]。這些錯(cuò)誤的根本原因是學(xué)生混淆了萬有引力定律公式中的“R”和向心力公式中的“R”，在學(xué)生遇到的很多試題中這二者是相等的，沒有分清這兩個(gè)“R”的不同對(duì)學(xué)生解題影響不大，但是在本題中星體S1和S2互相給對(duì)方的萬有引力提供向心力，[F=GM2M1r2]中的r的含義是兩個(gè)星體之間的距離，S1星所需要的向心力[F向=mr14π2T2]，r1表示S1星的軌道半徑，S1星所需要的向心力[F向=mr24π2T2]，r2表示S2星的軌道半徑。物理情景如圖7所示，r=r1+r2。在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，處理好“強(qiáng)調(diào)不同公式中R表示的意義，并通過畫圖幫助學(xué)生構(gòu)建物理情景”等細(xì)節(jié)，能防止學(xué)生因思維定勢而產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

第4篇：向心加速度范文

筆者回顧多年備考心得,總結(jié)出天體問題的一條定律、兩種思路、三個(gè)關(guān)系、四個(gè)一定、五個(gè)區(qū)別,與讀者共享.

一、一條定律:萬有引力定律

宇宙間的一切物體都是互相吸引的. 兩個(gè)物體間的引力的大小,跟它們的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比.

公式:F=G■,其中引力常量G=6.67×10-11 N?m2/kg2.

二、兩條思路

思路1把天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng),萬有引力提供向心力:G■=ma,式中a表示向心加速度,而向心加速度又有a=■、a=ω2r、a=ωv、a=■幾種表達(dá)式,要根據(jù)具體問題,把這幾種表達(dá)式代入方程,求解相關(guān)問題.

思路2利用在中心天體表面或附近(包含中心天體上的物體和太空中低空環(huán)繞中心天體運(yùn)動(dòng)的物體),萬有引力近似等于重力:G■=mg0(g0表示天體表面的重力加速度. 中心天體是地球時(shí),g0取9.8 m/s2,對(duì)其他天體,據(jù)M和R的不同,g0取相應(yīng)的值). 在研究衛(wèi)星的問題中,若已知中心天體表面的重力加速度g0時(shí),常運(yùn)用GM=g0R2作為橋梁,把“地上”和“天上”聯(lián)系起來,由于這個(gè)表達(dá)式代換作用大,通常被稱為“黃金代換”式.

例1 地球質(zhì)量為M,半徑為R,自轉(zhuǎn)角速度為ω,萬有引力常量為G. 如果規(guī)定物體在離地球無窮遠(yuǎn)處的勢能為0,則質(zhì)量為m的物體離地心距離為r時(shí),具有的萬有引力勢能可表示為Ep=-G■. 國際空間站是迄今世界上最大的航天工程,它是在地球大氣層上空繞地球飛行的一個(gè)巨大的人造天體,可供宇航員居住和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn). 設(shè)空間站離地面的高度為h,如果在該空間站上直接發(fā)射一顆質(zhì)量為m的小衛(wèi)星,使其能到達(dá)地球同步衛(wèi)星軌道并能在軌道上正常運(yùn)行,問該衛(wèi)星在離開空間站時(shí)必須具有多大的動(dòng)能?

解析 由G■=■知,衛(wèi)星在空間站上動(dòng)能為Ek=■mv2=G■.

衛(wèi)星在空間站上的引力勢能為Ep=-G■.

衛(wèi)星在空間站上的機(jī)械能為E1=Ek+Ep=-G■.

地球同步衛(wèi)星在軌道上正常運(yùn)行時(shí)有G■=mω2r,則其軌道半徑

r=■.

故地球同步衛(wèi)星的機(jī)械能E2=-G■=-■m■.

設(shè)離開航天飛機(jī)時(shí)衛(wèi)星的動(dòng)能為Ekx,衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,則

Ekx=E2-Ep=-■m■+G■.

三、三個(gè)關(guān)系:繞行速度、角速度、周期與半徑r的關(guān)系

根據(jù)人造衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)關(guān)系可得:v=■, T=■, ω=■. 故有:線速度v與軌道半徑的平方根成反比,角速度與軌道半徑的立方的平方根成反比,周期與軌道半徑的立方的平方根成正比.

例2 兩顆人造衛(wèi)星A、B繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),周期之比為TA∶TB=1∶8,則軌道半徑之比和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為()

A. rA∶rB=4∶1,vA∶vB=1∶2 B. rA∶rB=4∶1,vA∶vB=2∶1

C. rA∶rB=1∶4,vA∶vB=2∶1 D. rA∶rB=1∶4,vA∶vB=1∶2

解析 由T=■可得衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期與軌道半徑的立方的平方根成正比. 又由TA∶TB=1∶8可得軌道半徑rA∶rB=1∶4. 再由v=■得線速度vA∶vB=2∶1. 故選C.

四、四個(gè)一定:同步衛(wèi)星定周期、定速度、定位置、定高度

地球同步衛(wèi)星是人為發(fā)射的一種衛(wèi)星,它相對(duì)于地球靜止于赤道上空. 從地面上看,衛(wèi)星保持不動(dòng),故也稱靜止衛(wèi)星;從地球之外看,衛(wèi)星與地球共同轉(zhuǎn)動(dòng),角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同,故稱地球同步衛(wèi)星. 地球同步衛(wèi)星軌道嚴(yán)格處于地球赤道平面內(nèi),運(yùn)行方向自西向東,運(yùn)動(dòng)周期為23小時(shí)56分(一般近似認(rèn)為周期為24小時(shí)),不同的人造地球同步衛(wèi)星的軌道半徑、線速度、角速度、周期和加速度等均是相同的.

例3 據(jù)報(bào)道,我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號(hào)01星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,經(jīng)過4次變軌控制后,于當(dāng)年5月1日成功定點(diǎn)在東經(jīng)77度赤道上空的同步軌道. 關(guān)于成功定點(diǎn)后的“天鏈一號(hào)01星”,下列說法正確的是()

A. 運(yùn)行速度大于7.9 km/s

B. 離地面高度一定,相對(duì)地面靜止

C. 繞地球運(yùn)行的角速度比月球繞地球運(yùn)行的角速度大

第5篇：向心加速度范文

關(guān)鍵詞：職業(yè)學(xué)校物理概念教學(xué)

物理概念是物理學(xué)知識(shí)體系的基本組成要素，是學(xué)習(xí)物理規(guī)律，解決物理問題的基礎(chǔ)。物理概念教學(xué)是傳授物理知識(shí)的重要方面，又是培養(yǎng)學(xué)生思維能力，進(jìn)行科學(xué)方法熏陶的重要途徑，物理概念的教學(xué)是物理教學(xué)的核心問題之一。在物理教學(xué)中，注重概念教學(xué)，放棄題海戰(zhàn)術(shù)，揪住概念這個(gè)主干疏通知識(shí)間的關(guān)系，能縮短教學(xué)時(shí)間，提高教學(xué)效率。

由于學(xué)生對(duì)物理概念正確理解需要長時(shí)間的形成,教師必須重視物理概念的教學(xué)。什么是概念？概念就是事物的特有屬性在人們頭腦中的反應(yīng)，它具有高度的概括性和抽象性。人類要認(rèn)識(shí)自然、改造自然，掌握事物的本質(zhì)，就必須運(yùn)用概念并不斷地發(fā)展與深化概念。物理概念是反映物理現(xiàn)象和過程的本質(zhì)屬性的思維形式。物理知識(shí)是由許多概念組成的體系，而概念是形成體系的單位，因此，可以說物理概念是整個(gè)物理基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)。只有切實(shí)掌握基本概念，才能使學(xué)生取得探索和掌握基礎(chǔ)知識(shí)的主動(dòng)權(quán)。

形成概念，理解基本概念，是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的基礎(chǔ)，是發(fā)展學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的重要途徑。物理學(xué)中的概念很多，有些比較簡單，如物體、運(yùn)動(dòng)、路程等概念，是不難掌握的，而有些則比較復(fù)雜，如力、慣性、速度、加速度、電勢、電動(dòng)勢等概念，學(xué)生較難掌握。對(duì)于這些重要的基本概念，能否使學(xué)生真正理解，直接影響到某一章乃至整個(gè)物理學(xué)科的教學(xué)。要使學(xué)生形成概念確實(shí)是一件十分重要、復(fù)雜而困難的工作，在物理教學(xué)中，怎樣才能使學(xué)生較容易地形成概念呢?

一、感性認(rèn)識(shí)是形成物理概念的基礎(chǔ)

一切認(rèn)識(shí)都是從感性認(rèn)識(shí)開始的。物理教材中的內(nèi)容，對(duì)學(xué)生來說，能直接感知的少，需要間接認(rèn)識(shí)的多。所以，在教學(xué)中，應(yīng)盡量運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和其他直觀手段來增加學(xué)生的感知機(jī)會(huì)，不斷擴(kuò)大他們的知識(shí)積累，這樣就會(huì)為學(xué)生的抽象邏輯思維形成前提條件。教師必須在學(xué)生觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，及時(shí)引導(dǎo)他們正確思考，經(jīng)過自己的思維加工，從現(xiàn)象到本質(zhì)地去理解，從而形成正確的概念。如“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”概念的形成，可以列舉人在行走，車輛在前進(jìn)，雨點(diǎn)下落等這些學(xué)生司空見慣的現(xiàn)象，經(jīng)過比較、分析后，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到它們的表面形象雖然不同，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象卻有一個(gè)共同點(diǎn)，就是一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的位置發(fā)生了變化，然后，把這些共同特征抽象出來，予以概括，就形成了“機(jī)械運(yùn)動(dòng)”的概念，即：“一個(gè)物體相對(duì)于其他物體的位置的變化叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)”。

二、使學(xué)生明確概念的物理意義是形成概念的根本

教學(xué)中學(xué)生對(duì)有關(guān)物理問題的感性材料進(jìn)行抽象得出結(jié)論后，一般來說，對(duì)有關(guān)概念的理解仍然是表面的、片面的，有時(shí)甚至是錯(cuò)誤的。為此，在教學(xué)中要通過多種途徑和方法，使學(xué)生著重理解其物理意義。

一個(gè)物理概念有確定的物理意義，只有引導(dǎo)學(xué)生深入理解物理概念的物理意義，才能全面、系統(tǒng)、深刻地理解這個(gè)物理概念。如：向心加速度的概念，歷來是學(xué)生感到抽象難懂的概念。向心加速度只能改變線速度的方向，不能改變線速度的大小，是描述線速度方向變化快慢的物理量。有不少學(xué)生對(duì)向心加速度能改變線速度的方向但不能改變線速度的大小這種特性不能理解。其原因還是對(duì)向心加速度的物理意義理解不透，此時(shí)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從向心加速度特點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)清向心加速度和線速度方向間的關(guān)系，即互相垂直，故向心加速度不能改變線速度的大小。

對(duì)容易混淆的概念，可以采用對(duì)比的方法，明確其區(qū)別與聯(lián)系，以加深理解。在物理學(xué)中有些物理概念看來很相似，但其意義卻大不相同。對(duì)于許多容易發(fā)生混淆的概念，都可以用類比的方法，進(jìn)行比較的根據(jù)是概念的質(zhì)和量的規(guī)定性。一般來說，把握不同概念的質(zhì)的規(guī)定，就能得到它們之間的區(qū)別，而量的規(guī)定性往往反映了它們之間的聯(lián)系。通過分析概念之間的區(qū)別和聯(lián)系，可以開拓學(xué)生的思路，幫助學(xué)生發(fā)展他們的認(rèn)識(shí)能力。如“動(dòng)能”和“動(dòng)量”是物理中兩個(gè)非常重要的概念，不少學(xué)生總是把它們弄混，不清楚什么時(shí)候應(yīng)該用動(dòng)能去分析解決問題，什么時(shí)候用動(dòng)量去分析解決問題。所以，在講授這兩個(gè)概念時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分它們的聯(lián)系和區(qū)別：動(dòng)能和動(dòng)量都是反映物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物理量，它們都是用乘積定義法定義的，它們的大小都是由物體的質(zhì)量和速度大小決定的。動(dòng)能大小二者的主要區(qū)別在于：

（1）動(dòng)能和動(dòng)量雖然都是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，但動(dòng)能是反映物體由于運(yùn)動(dòng)所具有的一種做功的本領(lǐng)，它既可以通過做功來轉(zhuǎn)移機(jī)械運(yùn)動(dòng)，也可以通過做功把機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為其他形式的運(yùn)動(dòng)，如熱運(yùn)動(dòng)等。動(dòng)量是反映物體運(yùn)動(dòng)量的大小，它只能在機(jī)械運(yùn)動(dòng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間轉(zhuǎn)移。

（2）動(dòng)能是標(biāo)量，動(dòng)量是矢量。動(dòng)量的方向就是物體運(yùn)動(dòng)速度的方向。

（3）動(dòng)能的變化（轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化）是通過做功來量度，而動(dòng)量的變化（轉(zhuǎn)移）是通過沖量來量度。

三、通過練習(xí)鞏固概念，復(fù)結(jié)梳理概念

任何一個(gè)概念形成之后，不能只滿足于學(xué)生能背得出來、能默寫出來，還要通過不斷復(fù)習(xí)來鞏固和加深對(duì)概念的理解?？梢园才乓恍┯写硇缘摹㈧柟绦缘木毩?xí)，使學(xué)生所學(xué)的概念得到鞏固。教師最后還得配合一定的習(xí)題使學(xué)生加深對(duì)概念的理解。比如，在教到勻變速直成運(yùn)動(dòng)位移時(shí)，出了一道習(xí)題，已知某物體的初速度，加速度，求在t秒后的位移，學(xué)生一般都直接代入公式進(jìn)行計(jì)算，可結(jié)果都是錯(cuò)誤的。這里學(xué)生忽視了物體在t秒前就已經(jīng)停下來了，沒有真正掌握勻減速位移的概念，做了習(xí)題后，印象就更深了。教學(xué)中，還要不斷加深對(duì)概念的理解，不斷摸索、創(chuàng)新，使物理概念的教學(xué)在物理教學(xué)中起到應(yīng)有的作用。在講完一章或一個(gè)單元后，還要進(jìn)行階段性的分類總結(jié)。通過分類總結(jié)，疏理知識(shí)融會(huì)貫通，并系統(tǒng)化、條理化，以便于靈活運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]閻金鐸,田世昆.中學(xué)物理教學(xué)概論.北京:高等教育出版社,2003.

第6篇：向心加速度范文

■ 1. “圓”的角度

勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓或圓的一部分. 描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速等. 要掌握描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量之間的關(guān)系運(yùn)算.

（1） 線速度

① 大?。簐=■（s表示t時(shí)間內(nèi)通過的弧長）

② 方向：沿圓周軌跡的切線方向且時(shí)刻改變.

③ 物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢.

（2） 角速度

① 大?。害?■（θ為t時(shí)間內(nèi)通過的圓心角）

② 物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心運(yùn)動(dòng)的快慢.

（3） 周期、頻率、轉(zhuǎn)速

① 周期：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間.

② 頻率：單位時(shí)間內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的圈數(shù).

③ 轉(zhuǎn)速：單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，常用n表示.

（4） 各物理量之間的相互關(guān)系

v=■=ωr=2πr f ，ω=■=2π f =2πn.

■ 例1 如圖1所示的皮帶傳動(dòng)裝置中，右邊兩輪是在一起同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中A、B、C三輪的半徑關(guān)系為RA＝RC＝2RB，設(shè)皮帶不打滑，則三輪邊緣上的一點(diǎn)線速度之比vA ∶ vB ∶ vC＝______，角速度之比ωA ∶ ωB ∶ ωC＝______.

■ 解析 本題考查的是線速度、角速度和半徑之間的關(guān)系，A和B是由皮帶帶動(dòng)一起運(yùn)動(dòng)，皮帶不打滑，故A、B兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度相等. B、C在同一輪軸上，同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，但是由于離轉(zhuǎn)軸的距離不同，由公式v＝ωR可知，B與C兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度不相等，且C輪邊緣上各點(diǎn)的線速度是B輪上各點(diǎn)線速度的兩倍. A輪和B輪邊緣上各點(diǎn)的線速度相等，由公式v＝ωR可知，它們的角速度與它們的半徑成反比，即ωA ∶ ωB＝RB ∶ RA＝1 ∶ 2.

由上述分析可知：vA ∶ vB ∶ vC＝1 ∶ 1 ∶ 2，ωA ∶ ωB ∶ ωC＝1 ∶ 2 ∶ 2.

拓展 在通常情況下，同軸的各點(diǎn)角速度ω、轉(zhuǎn)速n和周期T相等，線速度v＝ωr，即與半徑成正比. 在認(rèn)為皮帶不打滑的情況下，傳動(dòng)皮帶和與皮帶接觸處以及與皮帶連接的輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等，由ω＝v/r可知，角速度與半徑成反比.

高中階段所接觸的傳動(dòng)主要有：（1） 皮帶傳動(dòng)（線速度大小相等）；（2） 同軸傳動(dòng)（角速度相等）；（3） 齒輪傳動(dòng)（線速度大小相等）；（4） 摩擦傳動(dòng)（線速度大小相等）.

■ 2. “周”的角度

圓周運(yùn)動(dòng)的基本特征之一是周期性，即在運(yùn)動(dòng)的過程中，物體的空間位置具有時(shí)間上的重復(fù)性. 圓周運(yùn)動(dòng)的這一特點(diǎn)決定了有些圓周運(yùn)動(dòng)問題的解不是單一解，而是系列解，也稱為多解.

■ 例2 如圖2所示，在半徑為R的水平圓板中心軸的正上方高h(yuǎn)處水平拋出一小球，圓板做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)圓板半徑OB轉(zhuǎn)到與小球初速度方向平行時(shí)（圖示位置），開始拋出小球，要使小球與圓板只碰一次，且碰撞點(diǎn)為B，求：

（1） 小球的初速度大?。?/p>

（2） 圓板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小.

■ 解析 （1） 小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，則落到盤上的水平分速度為v0，豎直方向根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律h=■gt2可以求出t，即小球下落的時(shí)間t=■，水平方向v0t=R（勻速運(yùn)動(dòng)公式） ，那么初速度v0=■=R■.

（2） 求角速度的時(shí)候還應(yīng)該有個(gè)條件：那就是小球拋出圓盤轉(zhuǎn)了幾圈后，小球正好落到B點(diǎn)，如果正好轉(zhuǎn)一圈落到B點(diǎn)的話，那么根據(jù)角速度公式：ω=2π/t，把第一步求的t代入，那么ω就求出來了.

ω=■如果是轉(zhuǎn)了n圈小球與圓盤相碰，則有ωt=2πn（n=1，2，3……）把t代入可得ω=2πn■（n=1，2，3……）

■ 點(diǎn)評(píng) 在分析圓周運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的問題中，首先必須根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的周期性這一特點(diǎn)判斷其是否是多解問題. 如果是多解問題，必須尋找各種可能解所需滿足的條件，進(jìn)而得出通解的一般表達(dá)式.

■ 3. “力”的角度

掌握做圓周物體的受力分析，找到向心力的來源.

（1） 向心力

① 定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力.

② 作用效果：產(chǎn)生向心加速度，不斷改變物體線速度的方向，維持物體做圓周運(yùn)動(dòng).

③ 方向：總是沿半徑指向圓心，且方向時(shí)刻改變，所以向心力是變力.

④ 大?。篎n=man=m■=mω2r=m■2r=mvω.

⑤ 向心力是從力的作用效果來命名的，是一種效果力.

注：以上一系列向心力的表達(dá)式，構(gòu)成研究向心力問題的基礎(chǔ).

（2） 向心力的來源問題是考查的重要內(nèi)容. 向心力可以由幾個(gè)力的合力、某一個(gè)力的分力或某一個(gè)力來提供. 它可以由重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)力提供. 對(duì)向心力的理解應(yīng)注意兩點(diǎn)：

① 勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，速度方向時(shí)刻變化而大小不變，只存在向心加速度，所以物體受到合外力就是向心力. 可見，合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心，是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件.

② 變速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力大小不僅隨時(shí)間改變，其方向也不沿著半徑指向圓心. 合外力沿半徑方向的分力提供向心力，使物體產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向；合外力沿軌道切線方向的分力，使物體產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小.

■ 例3 如圖3所示，將一質(zhì)量為m的擺球用長為L的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就會(huì)沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，則關(guān)于擺球的受力情況，下列說法中正確的是

（ ）

A. 擺球受重力、拉力和向心力的作用

B. 擺球受拉力和向心力的作用

C. 擺球受重力和拉力的作用

D. 擺球受重力和向心力的作用

■ 解析 我們?cè)谶M(jìn)行受力分析時(shí)，“物體受到哪幾個(gè)力的作用”中的力是指按照性質(zhì)命名的力，顯然，物體只受重力G和拉力FT的作用，而向心力F是重力和拉力的合力，如圖4所示. 也可以認(rèn)為向心力就是FT沿水平方向的分力FT 2，顯然，F(xiàn)T沿豎直方向的分力FT 1與重力G平衡. 所以，本題正確選項(xiàng)為C.

第7篇：向心加速度范文

教參中指出，靜摩擦力的產(chǎn)生是因?yàn)槲飰K有遠(yuǎn)離圓盤的趨勢.這一說法的完整表述應(yīng)為“以圓盤為參照物，物塊與圓盤相對(duì)靜止，但物塊由于受離心力作用，具有沿半徑向外加速的趨勢.”這一說法是正確的，但許多人無法接受由于選擇非慣性參考系而引入的這一慣性力 ―― 離心力（與此相似的還有高一地理課中涉及到的地轉(zhuǎn)偏向力）.此力沒有施力物體，這和學(xué)生已有的力的概念認(rèn)知相沖突.

常見的錯(cuò)誤理解是，假如物塊光滑，則物塊由于慣性將沿切線方向運(yùn)動(dòng)，說明物塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)存在遠(yuǎn)離圓心的趨勢.顯然這一觀點(diǎn)同教參的觀點(diǎn)有明顯不同，前者所說的運(yùn)動(dòng)趨勢是相對(duì)于圓盤，后者所說的運(yùn)動(dòng)趨勢是相對(duì)于圓心.說穿了，持后一種觀點(diǎn)的人是自欺欺人，因?yàn)樗麄冏约盒闹斜緛砭筒淮嬖谝粋€(gè)既不靠近又不遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)方向.還有人費(fèi)盡心思用微元法證明了物塊存在遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)趨勢，一方面，證明方法本身存在問題，切點(diǎn)時(shí)刻不在所取的時(shí)間元內(nèi)部；另一方面，即使權(quán)且認(rèn)為存在遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)趨勢，也無法解釋圓盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)或減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的靜摩擦力方向，因?yàn)閳A心位置和某一瞬時(shí)切向速度的前提條件是相同的，又怎能得出不同方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢呢？說明此方法不能自洽.事實(shí)上，在切點(diǎn)位置，物塊速度沿切線方向本身就是既不靠近又不遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)方向.問題的關(guān)鍵是判斷方法出了偏差.

到此為止，有人就提出了我的說法自相矛盾，既承認(rèn)了教參中所說的物塊有遠(yuǎn)離圓盤的趨勢，現(xiàn)在又否定物塊有遠(yuǎn)離圓心的趨勢.其實(shí)并不矛盾，兩次判斷的參考系不同，物塊的受力不同，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化不同，描述的參考對(duì)象也不同.但無論開始時(shí)選哪個(gè)參考系，最終表述同一位置的同樣兩個(gè)物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢應(yīng)有唯一的答案.是的，以圓盤為參照物時(shí)，假設(shè)沒有摩擦力，物塊在離心力作用下從靜止出發(fā)運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條圓的漸開線，該曲線起點(diǎn)處的切線方向沿半徑向外，這一方向代表的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢是由離心力產(chǎn)生的離心加速度引起的.物塊相對(duì)于圓盤上對(duì)應(yīng)部分存在向外運(yùn)動(dòng)趨勢的問題在慣性系中另有成因，那就是圓盤上與物塊對(duì)應(yīng)部分在向心力作用下產(chǎn)生向心加速度，有向心運(yùn)動(dòng)的趨勢，相對(duì)而言，物塊相對(duì)這部分圓盤就有了向外運(yùn)動(dòng)的趨勢.

也有人這樣解釋，物塊所受重力和支持力都在豎直方向上，唯有摩擦力在水平方向上，故只能是指向圓心的靜摩擦力提供向心力.筆者認(rèn)為，以此作為構(gòu)建向心力概念的一部分尚可，但不能作為靜摩擦力產(chǎn)生的直接原因.

判斷有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢應(yīng)當(dāng)根據(jù)物理量，不應(yīng)當(dāng)根據(jù)定性描述.有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)相對(duì)速度，有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢應(yīng)當(dāng)根據(jù)假設(shè)沒有摩擦力存在條件下的相對(duì)加速度.

設(shè)A是放在圓盤上的物塊，B是物塊A下面對(duì)應(yīng)的圓盤部分，擺在我們面前的任務(wù)是由aA對(duì)B=aA-aB確定aA對(duì)B.

最簡便的途徑是選B為參照物，則aB=0，aA對(duì)B=A.但問題是，若B為慣性系，則問題自然簡單，無須贅述.若B為非慣性系，則確定aA就涉及到了慣性力，正如教參中的解釋.為了便于大家接受，我們選慣性參考系，先確定aA和aB，進(jìn)而再確定aA對(duì)B的方向.地面參考系是慣性系，我們的問題中圓盤上物塊在假設(shè)不受摩擦力時(shí)將相對(duì)于地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，與它固結(jié)的參考系也是慣性系，我們可以選用這兩個(gè)參考系中的任意一個(gè).

需要注意的是，分析受力，確定加速度，屬于動(dòng)力學(xué)問題，為回避慣性力，必須選用慣性參考系；確定速度、相對(duì)速度、相對(duì)加速度屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，可以任意選用參考系.

下面從靜摩擦力的基本概念出發(fā)，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)加以分析：

1.靜摩擦力的概念

靜摩擦力產(chǎn)生在相互接觸且存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的兩個(gè)物體之間，靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反.這里相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢的方向是以跟它直接接觸的物體為參考，而跟別的物體風(fēng)馬牛不相及.而今天的問題中，應(yīng)選跟物體接觸的圓盤部分為參考，不應(yīng)選圓盤其余部分（包括圓心），除非選用圓盤參考系（非慣性系）.

2.動(dòng)力學(xué)相關(guān)知識(shí)

3.運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)知識(shí)

aB對(duì)A=aB-aA=aB說明B相對(duì)于A存在指向圓心方向的運(yùn)動(dòng)趨勢.轉(zhuǎn)換參考系，以B為參考，aA對(duì)B=aA-aB=-aB，負(fù)號(hào)表示aA對(duì)B的方向背向圓心，說明A相對(duì)于B在遠(yuǎn)離圓心的方向上存在運(yùn)動(dòng)趨勢.我們的問題得以解決.

綜上可知，物塊相對(duì)于相接觸的圓盤部分有向外運(yùn)動(dòng)趨勢的成因，對(duì)圓盤參考系來說是由于物塊受到了離心力作用，對(duì)慣性參考系來說是由于相接觸的圓盤部分受到了向心力作用，跟物塊的瞬時(shí)速度方向沒有關(guān)系.在慣性系中，與物塊的瞬時(shí)速度對(duì)應(yīng)的是與圓心存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而不是相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢.

（離心力）A產(chǎn)生離心加速度地面（慣性系）vA=vB=vA不受水平力，

B受向心力B產(chǎn)生向心加速度物塊（慣性系）vA=vB=0不考慮A受力，

B受向心力B產(chǎn)生向心加速度由表格中的分析可以看出，遇到研究較復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問題，明確參考系有時(shí)是非常必要的.

下面通過實(shí)例進(jìn)一步確認(rèn)上面常見觀點(diǎn)的錯(cuò)誤.

第8篇：向心加速度范文

當(dāng)物體所受合外力(F)或加速度(a)與速度(v)方向一致時(shí)，物體做加速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)物體所受合外力(F)或加速度(a)與速度(v)方向相反時(shí)，物體做減速直線運(yùn)動(dòng)。這兩種情況就是合外力(F)或加速度(a)與速度(v)在同一條直線上，合外力是用來改變速度大小，而加速度表示速度大小變化快慢。當(dāng)合外力(F)或加速度(a)與速度(v)不在同一條直線上時(shí)，物體就做曲線運(yùn)動(dòng)，且F合指向曲線的內(nèi)側(cè)。而指向曲線內(nèi)側(cè)的F合與速度（v）之間的夾角出現(xiàn)以下三種情況：

第一種，如圖1，F(xiàn)合與v之間夾角為銳角時(shí)，F(xiàn)合沿切線方向和法線方向的分力為F切和F法。F切與v的方向一致，使物體速度大小增加，F(xiàn)法與v的方向垂直，使物體運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變，從而物體做曲線運(yùn)動(dòng)。a切表示速度大小變化的快慢，而a法表示速度方向變化的快慢。

第二種，F(xiàn)合與v之間夾角為鈍角時(shí)，F(xiàn)切使物體速度大小減少，F(xiàn)法使物體速度方向發(fā)生改變。

第三種，F(xiàn)合與v互相垂直時(shí)，F(xiàn)合改變速度的方向。若F合始終與v垂直，則物體速度大小不會(huì)改變，而方向卻時(shí)刻變化，若F合大小不變，則物體就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)F合完全提供向心力。

向心力就是指物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)方向跟速度垂直，指向圓心的，作用于該物體上的力，是根據(jù)力的作用效果命名的，并非獨(dú)立的力，它可以是某個(gè)力也可以是某個(gè)力的分力，也可以是某幾個(gè)力的合力。向心力的作用效果是產(chǎn)生向心加速度，以不斷改變速度的方向，維持物體做圓周運(yùn)動(dòng)。

如何尋找向心力？例如單擺的運(yùn)動(dòng)，如圖2，小球m擺到A點(diǎn)時(shí)，受重力mg和繩子的拉力F，沿半徑方向和速度方向建立角坐標(biāo)系，并把重力分解為Gx和Gy兩個(gè)分力。分力Gx用來改變速度的大小，而沿半徑方向上的合力F?Gy指向圓心，就充當(dāng)向心力。所以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，沿半徑方向的合力提供向心力，與切線方向上的力無關(guān)。

1 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

例1 火車以某一速度通過某彎道時(shí)如圖3，外軌道均不受側(cè)向壓力作用，下列分析正確的是（ ）。

A.軌道半徑R=v2/2R

B.若火車速度大于v時(shí)，外軌將受到側(cè)向壓力作用，其方向平行軌道平面向外

C.若火車速度小于v時(shí)，外軌將受到側(cè)向壓力作用，其方向平行軌道平面向內(nèi)

D.當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，安全速度也將改變。

分析 若火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力完全由重力G和FN支持力的合力來提供，這樣外軌就不受輪緣的擠壓了。因?yàn)榛疖囖D(zhuǎn)彎的圓軌道在水平面內(nèi)，所以合力F合指向水平面。

F合=Gtanθ

=Gsinθ(當(dāng)θ很小時(shí))

=mg(h /d)

F=mv2/R

F=F合

mv2/R= mg(h /d)

討論 若火車速度大于v，火車所受重力G和支持力FN的合力不足以提供所需要的向心力，則輪緣將與外軌的內(nèi)側(cè)發(fā)生擠壓，外軌對(duì)輪緣產(chǎn)生沿軌道平面向內(nèi)的壓力F1N，此時(shí)向心力應(yīng)為F合+F1Ncosθ。

所以，正確答案應(yīng)選B。

練習(xí) 如圖4，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是（ ）

A．球A的線速度必定大于球B的線速度

B．球A的角速度必定小于球B的角速度

C．球A的運(yùn)動(dòng)周期必定小于球B的運(yùn)動(dòng)周期

D．球A對(duì)筒壁的壓力必大于球B對(duì)筒壁的壓力

（提示：首先明確向心力的來源、大小，正確答案是A、B）

2 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

例2 一物塊沿著豎直平面內(nèi)的圓弧曲線軌道下滑，由于摩擦力作用，它的速率恰好保持不變，那么在下滑過程中，下列說法中正確的是（ ）

A．物塊的加速度為零，合外力為零

B．物塊所受的合外力的大小越來越大

C．物塊有大小不變的向心加速度

D．物塊所受的摩擦力大小不變

分析 題中有“速率恰好保持不變”，則物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)F合=mv2/r和在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力完全用來提供向心力，所以A、B錯(cuò)誤，C正確。關(guān)于選項(xiàng)D，受力分析如圖5所示：

F向=FN-Gy

=FN-mgcosθ

物塊下滑過程中，cosθ變大，F(xiàn)N變大，

F滑=μFN也變大，因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

3 斜面上的圓周運(yùn)動(dòng)

第9篇：向心加速度范文

該題構(gòu)思精巧，是典型的聯(lián)系實(shí)際的物理問題，同時(shí)也是一道典型的物理估算題。它以較強(qiáng)的信息性、開放性與較高的靈活度的特點(diǎn)較物理計(jì)算題更能考察學(xué)生應(yīng)用物理基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。對(duì)此題不能毫無根據(jù)地盲從地進(jìn)行主觀臆測，應(yīng)緊緊抓住該題中衛(wèi)星軌道半徑約等于地球的半徑這一重要信息條件，充分利用萬有引力與衛(wèi)星相關(guān)的物理常量，應(yīng)用萬有引力定律及勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，找出衛(wèi)星的極限運(yùn)動(dòng)周期表達(dá)式以便于討論?，F(xiàn)介紹該題的幾種解題思路與方法，供參考。

一、采用第一宇宙速度v1和地球半徑R地

根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，衛(wèi)星的周期等于軌道周長與衛(wèi)星線速度之比： T=2πr/v。

近地衛(wèi)星：r=R地=6。4×106m，v=v1=7。9×103m/s為第一宇宙速度，且此時(shí)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期最小，將兩數(shù)據(jù)代入上式即得衛(wèi)星的最小運(yùn)動(dòng)周期T=5087 s≈84 min 47 s。

計(jì)算結(jié)果告訴我們，不可能發(fā)射周期為80 min的人造地球衛(wèi)星。

二、采用地球表面的重力加速度g和地球的半徑R地

對(duì)近地衛(wèi)星，地球?qū)λ囊?，可視為它在地面附近受到的重力，設(shè)人造衛(wèi)星質(zhì)量為m，繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T，地球半徑為R地，由向心力公式有

mg=m（2π1T）2R地

得衛(wèi)星的最小運(yùn)動(dòng)周期表達(dá)式

T=2πR地1g

將R地=6。4×106m，g=9。8 m/s2， 代入此式，得到衛(wèi)星的最小運(yùn)動(dòng)周期T=5075 s≈84 min 35 s。

計(jì)算結(jié)果告訴我們：不可能發(fā)射周期為80 min的人造地球衛(wèi)星。

三、采用地球質(zhì)量M及地球半徑R地估算

設(shè)人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量為m，繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T，軌道半徑為r，衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力就是地球?qū)λ囊?，有?/p>

GMm1r2=m（2π1T）2r。得到T=2πr31GM。

由衛(wèi)星的周期公式可以看出，衛(wèi)星的軌道半徑r越小，周期T也越小，當(dāng)衛(wèi)星沿地球表面附近運(yùn)動(dòng)時(shí)，即r=R地=6。4×106 m時(shí)，其運(yùn)動(dòng)周期最小，同時(shí)將地球質(zhì)量M=6。0×10-24kg代入此式，即得衛(wèi)星的最小運(yùn)動(dòng)周期T=5082 s≈84 min 42 s

計(jì)算結(jié)果同樣告訴我們：不可能發(fā)射周期為80 min的人造地球衛(wèi)星。

四、采用地球表面的重力加速度g和第一宇宙速度v1

根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，知衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度an=ω2r=ωv=2πv1T 。

而衛(wèi)星的向心加速度等于地球?qū)λ囊铀俣?，?/p>

an=g。

得 T=2πv1g。

對(duì)近地衛(wèi)星，地球?qū)λ囊铀俣?，可視為地球表面的重力加速度g=9。8 m/s2，而其運(yùn)動(dòng)速度就是第一宇宙速度v=v1=7。9×103m/s，將兩數(shù)據(jù)代入公式，得T=5062 s≈84 min 22 s。