向心力和离心力.docx

《向心力和离心力.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《向心力和离心力.docx（24页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、向心力和离心力篇一：论圆周运动物体存在的离心力和三种形式的离心运动论圆周运动物体存在的离心力和三种形式的离心运动 对于作圆周运动的物体是否存在离心力的争论。少说也有几百年的历史了。一些人认为；技术上离心机的使用，就是有离心力的结果。而持这种观点的人却不能解释圆周运动是如何产生的，以致遭到一些人的反驳。另一些人则认为是没有离心力的，其理由是；从圆周运动物体中飞出去的物体是以切线方向飞出的，没有物体对它在半径在线施加背离圆心的作用力。 到了20世纪末，有人以牛顿第一定律为基础，建立了惯性参照系、惯性离心力的理论，以此来解释圆周运动不存在离心力的依据，他们认为；从圆周运动中飞出去的物体只是一种惯性作

2、用。该理论的代表作品为赵凯华先生（以下简称赵先生）的新概念物理学。 其次，赵先生的理论仅限于匀速圆周运动，对加速的、减速的圆周运动却没有任何说明。 笔者经研究后，认为惯性参照系、惯性离心力的理论是错误的理论，并认为圆周运动物体是存在离心力的，现将理由陈述于下； 一、牛顿第一定律、惯性概念的错误 (一)物体受外力作用的绝对性。 笔者认为宇宙中的任何物体，在任何时间、地点都受要到外力的作用。例如地面上的物体，首先要受到地心引力（重力）的作用，周围车辆通过时引起的地面振动，物体周围的电、磁场的作用，声音传播时空气的振动，光照到物体时产生的光压，宇宙中的万有引力?等等，都会对物体产生力的作用。当物体在

3、某参照系中相对 静止时，系体物所受各外力的合力为零的结果。如果各种外力的合力一旦不等于零，则物体就会在该参照系中产生加速度即产生运动。故物体受外力的作用是绝对的。 （二）牛顿第一定律理论和惯性概念的错误。 人们常说的“牛顿第一定律”为：物体在不受外力作用下，运动的物体按原来的方向继续向前运动，静止的物体继续保持运动状态。从该定律中可以是看出：物体的静止状态或相对运动的条件是不受外力作用。前面讲过，物体受外力作用是绝对的，故该条件是不存在的，所以该定律是错误的。 据此，所谓惯性的概念也是不能成立的。 1、对于相对静止的物体来说：系静止的物体所受外力的合力为零的结果。 2、对于相对作匀速运动的物体

4、来说：系运动物体所受外力的合力为零的结果，也是外力克服摩擦力（和其它外力）作功的表现。 3、对于人或物随汽车一起作匀速直线运动时，当汽车突然刹车时人或物会继续向前运动系具有动能的人或物克复汽车摩擦力的表现，也不是什么“惯性”作用，所以惯性的概念是错误的 二、惯性参照系的观点错误 （一）什么是所谓的“惯性参照系”？ 对该参照系有人是这样描述的：“牛顿第一运动定律在其中的参照系，在研究地面物体时，可把地球看作近似的参照系，在必须考虑地球转动的情况下，就要以太阳及其它选定的恒星作为惯性系。相 对于惯性系作匀速直线运动的系统也都是惯性系，物体在惯性系统内都遵守同样的运动规律”。 （2）“惯性参照系”观

5、点的错误 从上面对惯性参照系的描述中可以看出：不论你是选择地球或其它星球作为参照系，物体的运动规律都必须服从于牛顿第一定律。笔者在前面已经阐明，实践证明：物体受外力的作用是绝对的。物体在匀速运动中的继续向前运动和静止的物体的继续静止。乃是物体在外力作用下的结果，并不是什么惯性作用。其次，惯性参照系是在惯性的基础上建立起来的，由于惯性的概念是错误的，所以“惯性参照系”的概念也是错误的。 在考察物体运动时，一物体如果是相对某物体进行运动的，某物体就是该运动物体的参照系。例如在地面上进行运动的物体，地球（面）就是运动物体的参照系。如果是在月球上进行运动的，月球就是物体的参照系。如果物体是在“高铁列车

6、”上进行运动的，“高铁列车”就是该物体的参照系。对高铁列车作相对运动的物体，如果以地球（面）为参照系时，就是物体对高铁列车的相对运动和列车对地球的相对运动的合运动。对地球作相对运动的物体如果以太阳为参照系时，就是物体对地球的运动和地球对太阳的运动的合运动。所以，决没有什么惯性参照系。 三、作园周运动的物体存在离心力的 （一）赵凯华先生的“惯性离心力”理论 （2）惯性离心力 （二）笔者与赵凯华先生（以下均简称赵先生）的观点分歧 1、有缺陷的实验示图 笔者认为赵先生“文”中的转动圆盘（下简称为“转盘”）如要进行圆周运动应该是有条件的，即必须有动力装置对运动物体施加（切线方向）的外力对它作功，使运动

7、物体获得动能，否则它是不能进行圆周运动的。实验装置如图a所示,故该装置是有缺陷的。其次、转盘的转动是以地面为参照系的，在外力的作用下物体m与转盘一起作圆周运动的，所以坐标架（下面简称转轴）也必须是转动的，否则外力将无法使转盘保持运动状态。 图中1、电动机固定架，2、电动机，3、转盘，4、转轴，5、弹簧，6物体m. 2、笔者与赵先生的观点分歧 （1）赵先生依据的惯性参照系、惯性离心力的理论是在牛顿第一定律的基础上建立起来的。笔者前面已扼要说明：由于物体受外力的作用是绝对的。所以而牛顿第一定律所描述的物体的运动规律的条件是不受外力作用，故该定律是不存在的。所以惯性参照系、惯性离心力的理论是错误的。

8、 （2）赵先生“文”中提出；向心力f=ma=mv2/r,其依据为牛顿第二定律，即力是物体产生加速度的原因。而实践证明；使物体产生加速度的力是物体所受到的外力。而惯性离心力f惯，它的依据为物体的惯性，是与外力无关的。所以f和-f惯是不能相等的，反之，如果f弹=-f，只能依据牛顿 第三定律，系实验中物体m和弹簧各自受到的外力，故惯性离心力的概念也是错误的。 （3）赵先生提出；不论是向心力f或是惯性离心力f惯，该两力的绝对值都是mv2/r=mr2。而据赵先生的实验，该两力的大小是用弹簧的相对伸长来显示的，而实践证明：弹簧的相对伸长（l）与作用力(f弹)的关系只遵循于虎克定律。其公式为：f弹kl，式中

9、的k为弹簧的弹性系数。如果赵先生认为：f弹-f惯那么，mv2/r至等于kl之间，必须有一个公式推导过程来证明公式两边是相等的，而纵观新概念物理学全书，笔者却看不到这个推导过程。所以，f弹f,f弹mv2/r，f弹-f惯。故赵先生的理论为没有客观存在为依据的理论，是唯心主义的理论。 综合上述理由笔者对赵先生的理论不能认同。 四、圆周运动产生的条件和运动特征 （一）实验：现就赵先生的图2-41为例，图2-41为图2-41的上视图，当转盘静止时，物体m处于a位置上。弹簧的相对伸长l=0，当电机开始转动时，如果其转速的增大的过程是非常缓慢的，则弹簧的相对伸长l仍然为0。例如在加有小圆桌面的圆桌面上就餐时

10、，为使每个人都能吃到同一种菜肴,人们往往对小圆桌面施加较小的切线方向的外力，小圆桌面的菜肴并不对圆心产生位置的变化（按：该现象的原理将在下面的圆周运动功能关系中予以阐明）。据赵先生的实验，只要转速（）增大到一定数值（）后,l才从0开始增大，物体m才会不断作离圆心越来越远的运动。当转盘作时的匀速圆周运动时,则l0，而且l是个衡量。（如图2-41的b点所示）。物体m如在b点作减速的圆周运动篇二：离心机转速与离心力的换算 离心机转速与离心力的换算 (离心机分离因素计算公式) 1、分离因素的含义： 在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。 分离因素愈大(或愈小)，说明两种溶质分离效果愈好，

11、分离因素等于1，这两种溶质就分不开了。离心机上的分离因素则指的是相对离心力。 2、影响分离因素的主要因素： 离心力Centrifugal force (F) 离心力作为真实的力根本就不存在，在非惯性系中为计算方便假想的一个力。请看下面的说明： 向心力使物体受到指向一个中心点的吸引、或推斥或任何倾向于该点的作用。 笛卡儿把离心力解释为物体保持其“限定量”的一种趋势。 它们的区别就是，向心力是惯性参考系下的，而离心力是非惯性系中的力。我们处理物理题时都是在惯性系下(此时牛顿定律才成立)，所以一般不用离心力这个概念。 由于根本不是一个情况下的概念，我们无法对他们的方向和大小进行比较。F=m2r ：旋

12、转角速度(弧度/秒) r:旋转体离旋转轴的距离(cm) m：颗粒质量 相对离心力 Relative centrifugal force (RCF) RCF 就是实际离心力转化为重力加速度的倍数 g为重力加速度(9.80665m/s2)同为转于旋转一周等于2弧度，因此转子的角速度以每分钟旋转的次数(每分钟转数n或r/min)表示： 一般情况下，低速离心时常以r/min来表示。 3、分离因素计算公式： RCF=F离心力/F重力= m?2r/mg= ?2r/g= (2*r/r*rpm) ?2*r/g 注：rpm应折换成 转/秒 例如：直径1000mm，转速1000转/分的离心机，分离因素为： RCF

13、(1000)=(2*3.1415*16.667)2*0.5/9.8 =104.722*0.5/9.8 =560 沉降离心机沉降系数： 1、沉降系数(sedimentation coefficient，s)根据1924年Svedberg(离心法创始人-瑞典蛋白质化学家)对沉降系数下的定义：颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度。沉降系数是以时间表示的。 用离心法时，大分子沉降速度的量度，等于每单位离心场的速度。或s=v/2r。s是沉降系数，是离心转子的角速度(弧度/秒)，r是到旋转中心的距离，v是沉降速度。沉降系数以每单位重力的沉降时间表示，并且通常为120010-13秒范围，10-13这个因子叫做

14、沉降单位S，即1S=10-13秒. 2、基本原理 物体围绕中心轴旋转时会受到离心力F的作用。当物体的质量为 M、体积为V、密度为D、旋转半径为r、角速度为(弧度数/秒)时，可得： F=M2r 或者 F=V.D.2r (1)上述表明：被离心物质所受到的离心力与该物质的质量、体积、密度、离心角速度以及旋转半径呈正比关系。离心力越大，被离心物质沉降得越快。 在离心过程中，被离心物质还要克服浮力和摩擦力的阻碍作用。浮力F和摩擦力F分别由下式表示： F=V.D.2r (2) F=f dr/dt (3) 其中D为溶液密度，f为摩擦系数，dr/dt为沉降速度(单位时间内旋转半径的改变)。 基本原理 在一定条

15、件下，可有 ： F=F+F V.D. 2r =V.D2r + f. dr/dt dr/dt =V2r (D-D)/f (4) 式(4)表明，沉降速度与被离心物质的体积、密度差呈正比，与f成反比。若以S表示单位力场(2r=1)下的沉降速度，则 S=V(D-D)/f 。S即为沉降系数。 常见国产离心机大全 TDL-6M台式低速冷冻离心机 Mini-10K迷你高速离心机介绍Mini-4K/6K手掌式离心机 掌上离心机LD-5M立式低速冷冻离心机 KC-LXJ超大容量冷冻离心机/血袋离心机LD-6M立式低速大容量冷冻离心机介绍TD-4Z低速自动平衡离心机介绍TD-400台式低速离心机 TD-420台式

16、低速离心机介绍 TGL-16S微量高速冷冻离心机介绍TD-500台式低速离心机介绍 TG-16S微量高速离心机 TGL-16台式高速冷冻离心机 TGL-17台式高速冷冻离心机 TGL-18台式高速冷冻离心机 LG-18立式高速冷冻离心机介绍 TD-5Z低速多管架自动平衡离心机介绍TG-16台式高速离心机介绍 TD-5低速多管架离心机介绍LG-22立式高速冷冻离心机介绍TD5-I低速大容量离心机介绍TG-17台式高速离心机介绍 TGL-19台式多功能冷冻离心机介绍TD-5M低速大容量离心机介绍TG-18型台式高速离心机介绍 TGL-20型台式高速冷冻离心机介绍DD-4000低速大容量离心机介绍L

17、G-10M高速冷冻大容量离心机LG-21M立式高速冷冻离心机TD-6M台式低速大容量离心机篇三：向心力 B-2、向心力向心加速度 N 作匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向在不断变化，因此一定存在加速度。这个加速度不改变速度的大小，只改变速度的方向，因此这个加速度始终与速度方向垂直，指向圆心，叫做向心加速度。其计算公式为： a?v2 r 或 a?2r 对向心加速度的理解： 由公式a? v2 r 和 a?2r可知，当线速度v一定时，a与r成反比；当角速度一定时，a与r成正比。 由公式可见，作匀速圆周运动物体的向心加速度大小恒定。但它的方向始终在变化（指向圆心），所以匀速圆周运动是变加速运

18、动。 在匀速圆周运动中，向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量。 如图4-B-5所示，甲、乙两轮固定在一起绕同轴转动，丙轮和乙轮用不打滑的皮带传动。三轮边缘分别有A、B、C三点，且r甲=r丙 =2r乙，求： A、B、C 三点线速度之比。？ A、B、C三点角速度之比。 A、B、C三点加速度之比。例2：公路上拱形桥半径为R，一辆质量为m的汽车以速度v通过拱形桥，求：汽车过桥的最高点时甲图4-B-5 对桥面的压力。 例3：质量为100g的木块放在半径为0.5m的水平转台上，如图4-B-7所示。已知木块与水平转台间的最大静摩擦力为0.4N，当转台以60r/min(转/分)的转速匀速转动时，欲使木块随

19、转台一起作匀速圆周运动，求： 木块距转轴的最大水平距离为多少。 如果把木块放在转台边缘上，那么对转台的转速有什么要求？ 练习题 1一质点作匀速圆周运动，其轨迹如图4-B-9所示，O为圆心，请在图上标出物体在A、B、C三点处的速度方向和加速度方向。 图4-B-9 2作匀速圆周运动的物体，在运动过程中保持不变的物理量是?（ ） （A）线速度； （B）角速度； （C）合外力； （D）向心力； （E）向心加速度。 3物体放在水平的匀速转动唱盘上，随唱盘一同匀速转动，它的受力情况是? （ ） （A）受重力和支持力； （B）受重力、支持力和摩擦力； （C）受 重力、支持力、摩擦力和向心力； （D）受重力、

20、支持力、摩擦力和离心力。 4.做匀速圆周运动的物体，圆周半径为r，向心加速度为a，则下列关系中错误的是?（ ） （A）线速度=ar； （B）角速度=a/r； （C）周期T=2 r/a； （D）转速n=2 a/r。 5.对于作匀速圆周运动物体所受的向心力，下列说法中错误的是?（ ） （A）向心力是根据力产生的效果而命名的； （B）向心力一定与物体所受的合外力相平衡； （C）向心力一定等于物体所受的合外力； （D）向心力的方向时刻在变，但大小一定不变。 6一半径为0.5m的飞轮作匀速转动，每分钟转300转，则其边缘上一质量为0.1kg 2 的金属块的线速度为_m/s，向心加速度大小为_ m/s ，

21、所受合外力的大小为_N。 7如图4-B-10所示，M球质量为3kg，N球质量为2kg，光滑水平杆穿过它们的直径，两球用细绳系着。当转台绕竖直轴 OO转动时，M、N跟着一起转动。当达到稳定后两球转动的半径之比rM:rN?，线速度之比vM:vN?_。 / 8如图4-B-11所示，一个半径为0.2m的圆环，绕通过直径的轴DD作匀速转动，周期为0.5s ，则P点的线速度vP =_m/s ，角速度P =_rad/s ，Q点的向心 2 加速度aQ =_m/s。图4-B-12 9如图4-B-12所示，一个大轮通过皮带拉着一个小轮转动，皮带和两个轮子间没有滑动，大轮半径是小轮半径的2倍，大轮上的一点A离轴的距

22、离是大轮半径的1/3。 2 当大轮边缘上一点B的向心加速度是0.12m/s时，大轮上的A点和小轮边缘上的C点的向心加速度各是多少？ 10一列火车在半径为200m的圆形弯道上行驶，铁路轨道提供的最大向心力是火车重力的0.2倍，则火车在转弯时行驶的最大速度为多少？请你说明为什么在铁路弯道处火车要限速通行。 / 3.应用举例 （1）水平面内的圆周运动：一般为匀速圆周运动。例1. 圆盘绕过中心的竖直轴线匀速转动，小木块与圆盘无相对滑动，距中心为r，动摩擦因数为?，求物块所能承受的最大角速度。 例2. 圆锥摆：已知线长为l，与竖直方向夹角?，小球质量m，试求当小球转速增大（?增大）时，周期、角速度、线速

23、度等的变化情况 例3圆锥问题：小球在半径为R?（小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角）与线速度v、周期T 例4半圆形碗：半圆形碗内有一小球做匀速圆周运动，质量为m，分析小球受力情况并求小球的角速度、线速度与周期。 例5.火车转弯：如果车轮与铁轨间无挤压力，则向心力完全由重力和支持力提供v2 mgtan?m?v?grtan?,v增加，外轨挤压，如果v减小，内轨挤压。 r （2）竖直平面内的圆周运动：存在重力做功，一般为变速圆周运动 1. 轻绳模型: 例1. 如图所示，长为R的轻绳一端固定，另一端连接一质量为m的小球，若小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，问小球在最高点的速度至少多大？轻绳模型与凹形槽类似。 2轻杆模型: 例1. 如图4，长度为R的轻杆一端与质量为m的小球相连，以另一端的端点O为固定转轴，绕O点在竖直平面内做圆周运动，问：（1）小球能通过最高点的最小速度为多少？（2）若小球通过最高点的速度为v，试讨论杆对小球的作用力。轻杆模型与圆孔形轨道类似。3拱桥模型 例1. 拱形桥与凹形桥都可以看做半径为R的圆弧，试计算质量为m的车以速度v行驶到最高点或最低点时对桥的压力大小，并说明那种桥较安全。 向心力和离心力