(2)卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。
(3)氢原子核外电子绕原子核作匀速圆周运动的向心力由原子核对核外电子的库仑力提供。
5.平抛运动：匀速直线运动和初速度为零的匀加速直线运动的合运动
（1）运动特点：a、只受重力；b、初速度与重力垂直．尽管其速度大小和方向时刻在改变，但其运动的加速度却恒为重
力加速度g，因而平抛运动是一个匀变速曲线运动。在任意相等时间内速度变化相等。
（2）平抛运动的处理方法：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
水平方向和竖直方向的两个分运动既具有独立性又具有等时性． （3）平抛运动的规律：
证明：做平抛运动的物体，任意时刻速度的反向延长线一定经过此时沿抛出方向水平总位移的中点。
证：平抛运动示意如图
设初速度为V0，某时刻运动到A点，位置坐标为(x,y ),所用时间为t. 此时速度与水平方向的夹角为?,速度的反向延长线与水平轴的交点为x, 位移与水平方向夹角为?.以物体的出发点为原点，沿水平和竖直方向建立坐标。
'依平抛规律有:
速度： Vx= V0
Vy=gt
22v?vx?vy tan??vyvx?gty ?'v0x?x①
位移: Sx= Vot
1sy?gt2
22y11gt2gts?s?s tan??? ② ?xv0t2v02x2y 由①②得： tan??y1y1 ③ tan? 即 ?x2(x?x')2 所以: x'?1x ④ 2④式说明：做平抛运动的物体，任意时刻速度的反向延长线一定经过此时沿抛出方向水总位移的中点。
“在竖直平面内的圆周，物体从顶点开始无初速地沿不同弦滑到圆周上所用时间都相等。”
一质点自倾角为?的斜面上方定点O沿光滑斜槽OP从静止开始下滑，如图所示。为了使质点在最短时间内从O点到达斜面，则斜槽与竖直方面的夹角?等于多少？
7.牛顿第二定律：F合 = ma （是矢量式） 或者 ?Fx = m ax ?Fy = m ay
理解：(1)矢量性 (2)瞬时性 (3)独立性 (4)同体性 (5)同系性 (6)同单位制
●力和运动的关系
①物体受合外力为零时，物体处于静止或匀速直线运动状态； ②物体所受合外力不为零时，产生加速度，物体做变速运动．
③若合外力恒定，则加速度大小、方向都保持不变，物体做匀变速运动，匀变速运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线．
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④物体所受恒力与速度方向处于同一直线时，物体做匀变速直线运动．
⑤根据力与速度同向或反向，可以进一步判定物体是做匀加速直线运动或匀减速直线运动； ⑥若物体所受恒力与速度方向成角度，物体做匀变速曲线运动．
⑦物体受到一个大小不变，方向始终与速度方向垂直的外力作用时，物体做匀速圆周运动．此时，外力仅改变速度的方向，不改变速度的大小．
⑧物体受到一个与位移方向相反的周期性外力作用时，物体做机械振动．
表1给出了几种典型的运动形式的力学和运动学特征．
综上所述：判断一个物体做什么运动，一看受什么样的力，二看初速度与合外力方向的关系．
力与运动的关系是基础，在此基础上，还要从功和能、冲量和动量的角度，进一步讨论运动规律．
力学助计图 有a v会变化
原因
原因
结果
●典型物理模型及方法
受力
◆1.连接体模型：是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决
这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程
隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
连接体的圆周运动：两球有相同的角速度；两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒) 与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关，及与两物体放置的方式都无关。 平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止 m1 m2 N记住：N= mF?mF (N为两物体间相互作用力), 2112m1?m2一起加速运动的物体的分子m1F2和m2F1两项的规律并能应用?讨论：①F1≠0；F2=0 ?m2m1?m2F F=(m1+m2)aN=m2a
F m1 m2 第 7 页 共 87 页
m2F N=m1?m2② F1≠0；F2≠0 N= F=m1(m2g)?m2(m1g) m1?m2F=m1(m2g)?m2(m1gsin?) m2F1?m1F2 m1?m2 m1?m2(F2?0就是上面的情况) mA(mBg)?mBFF= m1?m2F1>F2 m1>m2 N1 N5对6=mF(m为第6个以后的质量) 第12对13的作用力 N12对13=(n-12)mF Mnm◆2.水流星模型(竖直平面内的圆周运动——是典型的变速圆周运动) 研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态。(圆周运动实例) ①火车转弯 ②汽车过拱桥、凹桥3 ③飞机做俯冲运动时，飞行员对座位的压力。 ④物体在水平面内的圆周运动（汽车在水平公路转弯，水平转盘上的物体，绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转）和物体在竖直平面内的圆周运动（翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等）。 ⑤万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、重力与弹力的合力——锥摆、（关健要搞清楚向心力怎样提供的） （1）火车转弯：设火车弯道处内外轨高度差为h，内外轨间距L，转弯半径R。由于外轨略高于内轨，使得火车所受重力和 支持力的合力F合提供向心力。 vRghh由F合?mgtan??mgsin??mg?m0得v0?（v0为转弯时规定速度）v0LRL(是内外轨对火车都无摩擦力的临界条件) ①当火车行驶速率V等于V0时，F合=F向，内外轨道对轮缘都没有侧压力 ②当火车行驶V大于V0时，F合 v2R2?gtan??R 2v-N'=mR 即当火车转弯时行驶速率不等于V0时，其向心力的变化可由内外轨道对轮缘侧压力自行调节，但调节程度不宜过大，以免损坏轨道。火车提速靠增大轨道半径或倾角来实现 （2）无支承的小球，在竖直平面内作圆周运动过最高点情况： 受力：由mg+T=mv/L知,小球速度越小,绳拉力或环压力T越小,但T的最小值只能为零,此时小球以重力提供作向心力. 结论：通过最高点时绳子(或轨道)对小球没有力的作用(可理解为恰好通过或恰好通不过的条件)，此时只有重力提供作向心力. 注意讨论：绳系小球从最高点抛出做圆周还是平抛运动。 能过最高点条件：V≥V临（当V≥V临时，绳、轨道对球分别产生拉力、压力） 不能过最高点条件：V 第 8 页 共 87 页 ☆此时最低点需要的速度为V低临=5gR ☆最低点拉力大于最高点拉力ΔF=6mg ② 最高点状态: mg+T1=mv2高L (临界条件T1=0, 临界速度V临=v2低LgR, V≥V临才能通过) 1222mv低?1mv?mg2L 高2最低点状态: T2- mg = m 高到低过程机械能守恒: T2- T1=6mg(g可看为等效加速度)② 半圆：过程mgR=12 mv2 最低点T-mg=mvR ?绳上拉力T=3mg； 过低点的速度为V2低 =2gR 小球在与悬点等高处静止释放运动到最低点，最低点时的向心加速度a=2g ③与竖直方向成?角下摆时,过低点的速度为V低 =此时绳子拉力T=mg(3-2cos?) 2gR(1?cos?), （3）有支承的小球，在竖直平面作圆周运动过最高点情况： U2①临界条件：杆和环对小球有支持力的作用 （由mg?N?m知）R当V=0时，N=mg（可理解为小球恰好转过或恰好转不过最高点） ②当0?v?gR时，支持力N向上且随v增大而减小，且mg?N?0③当v?④当v?gR时，N?0gR时，N向下(即拉力)随v增大而增大，方向指向圆心。gR时，受到杆的作用力N（支持） 当小球运动到最高点时，速度v?当小球运动到最高点时，速度v?但N?mg，（力的大小用有向线段长短表示）gR时，杆对小球无作用力N?0 当小球运动到最高点时，速度v＞gR时，小球受到杆的拉力N作用恰好过最高点时，此时从高到低过程 mg2R=212mv2 低点：T-mg=mv/R ? T=5mg ；恰好过最高点时，此时最低点速度：V低 =2gR 注意物理圆与几何圆的最高点、最低点的区别： (以上规律适用于物理圆,但最高点,最低点, g都应看成等效的情况) 2．解决匀速圆周运动问题的一般方法 （1）明确研究对象，必要时将它从转动系统中隔离出来。 （2）找出物体圆周运动的轨道平面，从中找出圆心和半径。 （3）分析物体受力情况，千万别臆想出一个向心力来。 （4）建立直角坐标系（以指向圆心方向为x轴正方向）将力正交分解。 ?v22?22（5）??Fx?m?m?R?m（）R 建立方程组?RT??Fy?0?3．离心运动 在向心力公式Fn=mv/R中，Fn是物体所受合外力所能提供的向心力，mv/R是物所需要的向心力。当提供的向心力等于所需要的向心力时，物体将作圆周运动；若提失或小于所需要的向心力时，物体将做逐渐远离圆心的运动，即离心运动。其中提供时，物体将沿切线飞去，离圆心越来越远；提供的向心力小于所需要的向心力时，物飞去，但沿切线和圆周之间的某条曲线运动，逐渐远离圆心。 2 2 体作圆周运动供的向心力消的向心力消失体不会沿切线 ◆3斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 第 9 页 共 87 页 ?=tg?物体沿斜面匀速下滑或静止 ?> tg?物体静止于斜面 ?< tg?物体沿斜面加速下滑a=g(sin?一?cos?) ◆4．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 如图：杆对球的作用力由运动情况决定只有?=arctg( ag╰ α)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力? 若小球带电呢？ mL · 假设单B下摆,最低点 的 速 度 12E 2gR ?mgR=mvB21R1'2'2整体下摆2mgR=mg+mvA?mvB 222VB= ''' VB?2VA ? VA= ╰ α63''2gR> VB=2gR ?2VA=gR ； VB55所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功 ◆ ．通过轻绳连接的物体 ①在沿绳连接方向(可直可曲)，具有共同的v和a。 特别注意：两物体不在沿绳连接方向运动时，先应把两物体的v和a在沿绳方向分解，求出两物体的v和a的关系式， ②被拉直瞬间，沿绳方向的速度突然消失，此瞬间过程存在能量的损失。 讨论：若作圆周运动最高点速度 V0< gR，运动情况为先平抛，绳拉直时沿绳方向的速度消失 即是有能量损失，绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。而不能够整个过程用机械能守恒。 求水平初速及最低点时绳的拉力？ 换为绳时:先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v1突然消失),再v2下摆机械能守恒 例：摆球的质量为m，从偏离水平方向30°的位置由静释放，设绳子为理想轻绳，求：小球运动到最 低点A时绳子受到的拉力是多少？ ◆5．超重失重模型 系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量ay) 向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a)；向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a) 难点：一个物体的运动导致系统重心的运动 1到2到3过程中 (1、3除外)超重状态 绳剪断后台称示数 铁木球的运动 系统重心向下加速 用同体积的水去补充 斜面对地面的压力? 地面对斜面摩擦力? 导致系统重心如何运动？ a F ? 图9 第 10 页 共 87 页 m