Transcript 2-4圓周運動

第二章 力與運動
2-4 圓周運動與萬有引力
圓周運動
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定義：以某一點為圓心，沿
圓形軌道運動。如： 鐘擺
旋轉木馬。
要讓物體繞圓運動，必須時
施一個指向 圓心 的力，稱
為 向心力 。
向心力
圓周運動
(1)向心力：圓周運動中，使物
體改變運動方向的力，方向指
向圓心。向心力的大小與速率
半徑 有關，速率越快、半徑
越小，向心力越大。
(2)依牛頓第二運動定律：向心
力指向圓心，加速度也指向圓
心，向心力所產生的加速度，
稱為 向心加速度 ，與向心力
相同 方向。
圓周運動
(3)向心力和瞬時速度方向垂直，即向心加速
度方向也和速度方向垂直，故向心加速度
改變速度的方向，不改變速度的大小。
(4)圓周運動的向心力來源：
 地球繞太陽公轉、月球繞地球公轉的向心
力，是彼此間的 萬有引力 。
 旋轉雨傘、甩動溼衣服，使雨滴或水做圓
周運動，向心力是雨滴和傘面、水和衣服
間的 摩擦力 。
圓周運動

自由車賽道做成傾斜
面，摩托車大賽，選
手轉彎時壓低車身，
要利用地面支撐的正
向力和重力的合力做
向心力。
圓周運動
如果向心力消失或不足，做
圓周運動的物體將因 慣性
而沿當時運動方向(即切線
方向)飛出，如右圖所示。
(1)快速轉動雨傘、雨滴沿切線
飛出。
(2)砂輪機研磨金屬時，火花沿
瞬時速度方向飛出。

圓周運動
(3)鏈球選手旋轉身體，帶動鏈球，然後放手，
鏈球就會沿放手時切線飛出。
(4)脫水機使衣服脫水，是因快速旋轉時，水
和衣服的摩擦力不足以當作向心力，使水
滴沿切線飛出，達到脫水的目的。
圓周運動
(5)車輛轉彎時要減速慢行，因為車速越快，
所需向心力越大。如果向心力不足，車子
就會沿切線飛出，而出車禍。
(6)附著在輪胎上的泥漿會沿當時運動方向甩
離車輪。
圓周運動
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若速率維持一定，則為 等速率 圓周運動；
因為速度方向一直在改變，所以 不是 等
速度運動。
圓周運動的加速度方向一直在改變(恆指
向圓心)，所以為 加速度 運動。
萬有引力
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牛頓第 二 運動定律，結合牛頓所發現的
萬有引力 定律，可用來解釋宇宙中的衛
星、行星及太陽系和銀河系等天體運行。
萬有引力定律：任何兩個具有質量的物體
之間，都有彼此吸引的力量，稱為 萬有
引力 。
萬有引力
(1)萬有引力的大小和質量乘
積成正 比，和距離平方成
反比。
(2)公式： F＝
GMm
2
R
。
M、m為物體質量 單位為公斤，
R為兩物體距離 單位為公尺，
G為萬有引力常數=6.67×10－11 Nm2/Kg2。
萬有引力
萬有引力特色：
(1)為 超距 力。
(2)是一種作用力與反作用力的表現，所以兩
物體之間的大小 相等 、方向 相反 、作
用在 同一直線 ，但 不同 物體。
(3)萬有引力只有 吸引 力，而無排斥力。
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萬有引力
受萬有引力影響的現象
(1)造成轉動現象，如 人
造衛星 繞地球轉動，地
球繞太陽公轉。
(2) 潮汐 現象。
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人造衛星
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衛星 公轉 週期＝地球 自轉 週期，看起
來像是一直固定在地球上空某個位置，該
衛星稱為 地球同步 衛星。
利用人造衛星可以轉接電磁波訊號，不會
受到地表障礙物的阻隔；亦可拍攝氣象雲
圖、衛星定位。
重量【複習】
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定義：物體在地表附近所受的地球引力(重
力)大小。
地球與地面上任何物體間的引力稱為 地球
引力 或 重力 。
測量工具： 彈簧秤 。
單位：公斤重(Kgw)、公克重(gw)、牛頓
(N)。
相同物體在不同位置的重力大小不同：南
北極＞赤道，平地＞高山，地球＞月球。