Question

【高一物理】关于向心力的问题》》》

如下图，小木块在一个匀速随着圆周运动的圆盘做着圆周运动，图中标出了小方块将会运动的轨迹，那么，方块受到两个方向的摩擦力的影响，一个指向圆心，另一个则是切线方向，他们的合力就是紫色线那条，可是书本说合外力是指向圆心的。
上面的理解哪些错了？怎样理解。我对向心力无法明白，就如，过山车到了顶端受到向下的合外力，而前后方向的速度为0怎么不会随着合外力的方向坠下来？

用简洁有力的语言解释即可，谢谢！

Answer 1

首先楼主的题意我分析了一下应该是这样子:

小木块和员盘是相对静止的...也就是说摩擦力是静磨擦力...如果楼主表达的是这个意思的话...那么很简单...

首先就是..如果一个物体作圆周运行,根据向量的速度V对时间求导,得到的dw/dt的向量方向永远是与V的方向垂直，(可以用向量求导的纯数学方法推出来..方向单位当成一个参数字母就行)而速度对时间的导数就是加速度的定义..

所以作圆周运行的加速度方向总是指向圆心.（注意，这里是指V的模是常数，V的方向角度是与时间的正比函数时，才有此结论）

再从牛顿二律公式知道,,F和a这两个向量的比值m是实数是标量,所以据数学中的向量公式,F和a是共线的，又因为m>0,所以F和A是同向的。。这里的F是合外力
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以上是基础原理，如果物理基础好的话。。可以不用看直接看下面

那么楼主此图矛盾出在：

向下的那个分力是哪来的？如果按照楼主的图所受力，那么木块在转起来的时候，不仅是作圆周运动，而且是在作加速圆周运动。也就是说仍然走的是圆，但是他的速率（不是速度，速度是向量，速率是向量的模）是不断增加的。。

在高中课本上，所说的匀速圆周运行，是指V这个向量的模在值不变，V的方向角匀速变化。这样的话，小木块也就不会受到向下的那个分力，只有向右的那个力了。合力也就是向右。
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另外回答你的过山车掉下来的问题,就是,物体的运动的加速度,总是满足牛顿第二定律的... 而速度(是向量,有方向的一个量)是受加速度而制约的

在过山车时,V(注意V是向量,不是实数)=V0+at 就是因为他有一个初速度V0,而at的数值仅仅是由重加,支持力在短时间上的积累而提供..这个积累的向量的方向是向下的,但是它的模还不够大,所以V也就不足以由向前的方向改变到向下的方向,所以也就掉不下来..

我在这里发现你用的词语是"掉""坠下来",在物理学运动学中没有"掉"这类语言,一切都要用运行的思想去分析,你之所以用"掉",就是因为我们的人脑在生活中太习惯于物体下落的情形,这种习惯已经深深刻入我们大脑中...所以..,,那么我把楼主的问题用运行学的描述语言小改一下就是:
为什么过山车到了顶端时,它的运动速度不能由向正前方转到正下向?
(用运行速度来形容,而不是用"掉"来形容),
我的回答就是:因为向下的加速度在短时间积累,这个向量at的模太小!还不足以让V0由正前向改变到正下方.

Answer 2

本人当年和你一样。。。有过这种问题。。。
后来经过思考。。。终于小悟。。。
事实上方块只受到一个方向的摩擦力的影响。。。。
就是指向圆心的。。。

你可以想一下。。。此时是匀速率运动。。。
假设切线方向受到力。。。并且此时速度方向是切线方向。。。
那切线方向速率会增加。。。
但实际上没有增加。。。
假设不成立。。。
结论。。。既然是匀速圆周运动。。。切线方向合力为零。。。

但是如果原先圆盘静止。。。后开始转动。。。
那切线方向的力就存在了。。。
但此时就不是匀速圆周运动。。。而是变速圆周运动。。。

过山车麻。。。到了顶端受到向下的合外力。。。
但是此时它在切线方向是有速度的。。。
如果没有速度。。。它肯定掉下来。。。

难得在这么多老师面前。。。

你要还有不懂得。。。可以来问。。。

Answer 3

我试试，木块运动反方向受摩擦力，木块运动瞬间方向是运动轨迹的切线方向，小木块能作圆周运动，必定受向心力，将向心力分解到切线方向和和垂直切线方向，你图中画的极为不准确，试着修改一下

Answer 4

两个方向的摩擦力不是合力！！！！过上车的事情等你学了动能守恒就一下会明白啦！！！！
物理很有意思！多请教老师！！！

Answer 5

我是一个高中物理教师，在匀速圆周运动中，物体所受合外力都是指向圆心的，这样才能保证在运动过程中合外力不做功，使得物体的动能不变即速度大小不变，符合物体做匀速圆周运动中速度大小恒定。在水平转盘上转动的物体，竖直方向的合力为零，所以另外一个摩擦力的方向只能是指向圆心，而不是有些人认为的与它的速度方向相反在切线方向。根据摩擦力指向圆心，所以虽然它的速度方向是切线方向，但是相对于转盘的运动趋势方向确是背离圆心的方向。
在竖直平面内的最高点，道理也是一样。至于为什么它没掉下来，就是因为这个合外力它只改变线速度的方向，而不改变线速度的大小，如果掉下来的话，线速度大小还能保持不变吗？想想我们头上飞过的飞机、卫星、月亮，不是都没掉下来吗？