Page 121 - 这样学高中物理更有益——力学部分

第四章 曲线运动

这个解释，在本质上同惯性定律有直接关系。陀螺上的每一个点，都在
一个跟旋转轴垂直的平面里沿着一个圆周转。按照惯性定律，每一个点随时
都竭力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周。可是所有的切线都同圆周本
身在同一个平面上。因此，每一个点在运动的时候，都竭力想使自己始终留
在跟旋转轴垂直的那个平面上。由此可见，在陀螺上所有跟旋转轴垂直的那
些平面，也竭力在维持自己在空间的位置。这就是说，跟所有这些平面垂直
的那旋转轴本身，也竭力在维持自己的方向。
我们不准备研究陀螺在外力作用下所发生的一切运动。这需要做很多解
释，未免会枯燥无味。我只想解释一下，一切旋转物体所以能够使它们的旋
转轴的方向保持不变。
脱水实验
旋转物体的这种性质正被现代技术广泛地利用着。在现代轮船和飞机上
装置的各种回转仪，象罗盘、稳定器等，都是根据陀螺原理造成的。旋转的
作用保证了炮弹和枪弹飞行的稳定性，也可以用来保证人造卫星、宇宙火箭
等在真空中运动的稳定性。陀螺似乎只是一种简单的玩具，谁知它竟有这么
多的用途！

知识窗

在古典力学中，向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时，指向圆
心（曲率中心）的合外力作用力。“向心力”一词是从这种合外力作用所产
生的效果而命名的。这种效果可以由弹力、重力、摩擦力等任何一力而产生，

也可以由几个力的合力或其分力提供。圆周运动属于曲线运动，在做圆周运
动中的物体也同时会受到与其速度方向不同的合外力作用。对于在做圆周运

动的物体，向心力方向随着物体在圆周轨道上的运动而不停改变。此力沿着
圆周半径指向圆周的中心，所以得名“向心力”。向心力指向圆周中心，控
制的物体沿着切线的方向运动，所以向心力必与物体的运动方向垂直，仅产

生速度法线方向上的加速度，因此向心力只改变所控物体的运动方向，而不
改变运动的速率，即使在非匀速圆周运动中也是如此。非匀速圆周运动中，

改变运动速率的切向加速度并非由向心力产生。
①向心力是从力的作用效果来命名的，因为它产生指向圆心的加速度，

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