圆周运动向心力例题讲解
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例1：如图3-5所示，在电机距轴O为r处固定一质量为m的铁块．电机启动后，铁块以角速度ω绕轴O匀速转动．则电机对地面的最大压力和最小压力之差为__________。
【审题】铁块在竖直面内做匀速圆周运动，其向心力是重力mg与轮对它的力F的合力．由圆周运动的规律可知：当m转到最低点时F最大，当m转到最高点时F最小。
【圆周运动分析解析】设铁块在最高点和最低点时，电机对其作用力分别为F1和F2，且都指向轴心，根据牛顿第二定律有：
在最高点：mg＋F1＝mω2r ①
在最低点：F2－mg＝mω2r ②
电机对地面的最大压力和最小压力分别出现在铁块m位于最低点和最高点时，且压力差的大小为：ΔFN＝F2＋F1 ③
由①②③式可解得：ΔFN＝2mω2r
【圆周运动向心力解题总结】
（1）若m在最高点时突然与电机脱离，它将如何运动?
（2）当角速度ω为何值时，铁块在最高点与电机恰无作用力?
（3）本题也可认为是一电动打夯机的原理示意图。若电机的质量为M，则ω多大时，电机可以“跳”起来?此情况下，对地面的最大压力是多少?
解：（1）做初速度沿圆周切线方向，只受重力的平抛运动。
（2）电机对铁块无作用力时，重力提供铁块的向心力，则
mg＝mω12r
即 ω1＝
（3）铁块在最高点时，铁块与电动机的相互做用力大小为F1，则
F1＋mg＝mω22r
F1＝Mg
即当ω2≥ 时，电动机可以跳起来，当ω2＝ 时，铁块在最低点时电机对地面压力最大，则
F2－mg＝mω22r
FN＝F2＋Mg
解得电机对地面的最大压力为FN＝2（M＋m）g
例2：如图3-4所示，半径为R的半球形碗内，有一个具有一定质量的物体A，A与碗壁间的动摩擦因数为μ，当碗绕竖直轴OO/匀速转动时，物体A刚好能紧贴在碗口附近随碗一起匀速转动而不发生相对滑动，求碗转动的角速度．
【审题】物体A随碗一起转动而不发生相对滑动，则物体做匀速圆周运动的角速度ω就等于碗转动的角速度ω。物体A做匀速圆周运动所需的向心力方向指向球心O，故此向心力不是由重力而是由碗壁对物体的弹力提供，此时物体所受的摩擦力与重力平衡。
【圆周运动解析】物体A做匀速圆周运动，向心力：
而摩擦力与重力平衡，则有：
即：
由以上两式可得：
即碗匀速转动的角速度为：
【向心力总结】分析受力时一定要明确向心力的来源，即搞清楚什么力充当向心力．本题还考查了摩擦力的有关知识：水平方向的弹力为提供摩擦力的正压力，若在刚好紧贴碗口的基础上，角速度再大，此后摩擦力为静摩擦力，摩擦力大小不变，正压力变大。
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