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圓周運動的常見誤區(qū)分析

2015-05-30 10:48:04徐高本
中學生數(shù)理化·高一版 2015年2期
關鍵詞:勻速圓周分力向心力

徐高本

1.誤以為勻速圓周運動是勻速運動。

物體做勻速圓周運動時,其速度方向(軌跡上某點的切線方向)時刻發(fā)生變化,因此勻速圓周運動中的“勻速”只是“勻速率”的意思,絕不是“勻速度”的含義。實際上物體速度的方向隨時都在變化,所以勻速圓周運動“并不勻”,“速度加速度變不?!?。同學們學習時不要把這里的“勻速”等同于勻速直線運動中的“勻速”。同理,物體的勻速圓周運動狀態(tài)也不是平衡狀態(tài),它所需要的向心力恰好由物體所受的合外力來提供。

2.誤以為勻速圓周運動是勻變速曲線運動。

因為做勻速圓周運動的質點受到的合外力(充當向心力)大小不變,方向總是指向圓心(所以很容易把向心力當成恒力,從而認為勻速圓周運動是勻變速曲線運動)。而正因為向心力方向總是沿半徑指向圓心,所以向心加速度的方向時刻在改變。換言之,其向心加速度不是恒定的,所以勻速圓周運動不是勻變速曲線運動。

3.誤以為向心力是物體實際受到的一個力。

做勻速圓周運動的物體受到的所有外力的合力方向總是指向圓心,所以從效果出發(fā),將其命名為“向心力”。向心力并不是物體實際受到的力,它可由重力、彈力、摩擦力等單獨提供(如人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,重力提供向心力;繩系小球在光滑水平面上做勻速圓周運動,彈力提供向心力;物體在轉盤上隨轉盤一起轉動,摩擦力提供向心力),也可由這些力的合力或某個力的分力提供向心力(如小球在水平方向上做圓錐擺運動,向心力由彈力與重力的合力提供,或由彈力的水平分力提供)。當物體做變速圓周運動時,物體受到的合外力方向并不指向圓心,可以把合外力分解為兩個分力:垂直于速度方向指向圓心的力(法向分力,充當向心力)和平行于速度方向的分力(切向分力)。

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