向心力(人教版必修2).ppt

第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第六節(jié) 向心力,人教版必修2,物體做圓周運(yùn)動(dòng)一定受到力的作用,人 造 衛(wèi) 星 繞 地 球 運(yùn) 行,知識(shí)點(diǎn)回顧,1、如何理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)？,2 、勻速圓周運(yùn)動(dòng) 向心加速度是如何定義的？其表達(dá)式是什么？其物理意義是什么？,或,物理意義：描述線速度改變的快慢，只改變線速度方向，不改變其大小,向心力及其特點(diǎn),定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到一個(gè)指向圓心的合力，這個(gè)合力叫做向心力。, 方向時(shí)刻發(fā)生變化（始終指向圓心且與速度方向垂直）, 向心力的作用：只改變線速度的方向不改變速度大小, 向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，它可以是某一個(gè)力，或者是幾個(gè)力的合力來提供。,受力分析時(shí), 不能多出一個(gè)向心力。,向心力的大小與哪些物理量有關(guān)呢？,思考,公式：Fn = mr2,向心力的大小,= mv,= mv2 /r,= mr(2/T)2,實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式,小球受到哪些力的作用？,向心力由什么力提供？,想一想,結(jié)論: 向心力由拉力F和重力G的合力提供,實(shí)驗(yàn)：用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式,1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？,從運(yùn)動(dòng)的角度求得Fn ；從受力的角度求得F合 ；將Fn 和F合 進(jìn)行比較,2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？,鋼球、細(xì)線、畫有同心圓的木板、秒表、直尺,O,3、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測(cè)量？,F合mg tan,m？r？v？,m、r、轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時(shí)間t、l,輕繩栓一小球，在光滑水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小球向心力的來源？,向心力由小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、繩子的拉力的合力提供。,勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析向心力的來源,F向= F合= F,物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),F向= F合= Ff,由小球受到的重力、支持力、靜摩擦力三個(gè)力的合力提供。 即圓盤對(duì)木塊的靜摩擦力Ff,G,FN,Ff,小球向心力的來源?,勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析向心力的來源,討論：物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊的受力？物塊向心力的來源?,物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力提供向心力，即桶對(duì)物塊的支持力。,勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析向心力的來源,F合mg tan,豎直方向:FN cosmg 水平方向:F合=m2r,豎直方向：FN cosmg 水平方向：F合=m2 R sin,沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)的小球,總結(jié)：,向心力是根據(jù)效果命名的力，并不是一種 新的性質(zhì)的力。,向心力的來源：可以是重力、彈力、摩擦 力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某個(gè)力的分力。 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由合力提供向心力。,向心力不是物體真實(shí)受到的一個(gè)力，不能說物體受到向心力的作用 ，只能說某個(gè)力或某幾個(gè)力提供了向心力。,變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng), 變速圓周運(yùn)動(dòng)的合外力也指向圓心嗎？ 變速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小是怎么改變的？ 怎么分析研究一般的曲線運(yùn)動(dòng)？,做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的力,Fn,Ft,Ft 切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小. Fn 向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向. 結(jié)論同時(shí)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)就是變速圓周運(yùn)動(dòng) ，勻速圓周運(yùn)動(dòng)切向加速度為零。,加速,變速圓周,把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在注意到這點(diǎn)區(qū)別之后，分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法對(duì)一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行處理了。,處理一般曲線運(yùn)動(dòng)的方法：,要點(diǎn)二 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的處理方法 1分析思路 凡是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定需要向心力，而物體所受外力的合力充當(dāng)向心力，這是處理該類問題的理論基礎(chǔ) 2解題步驟 (1)四確定：確定研究對(duì)象、確定軌道平面、確定圓心位 置、確定向心力的方向(確定軌道平面和圓心位置是難點(diǎn)),長為L的細(xì)線，拴一質(zhì)量為m的小球，一端固定于O點(diǎn)，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，當(dāng)擺線L與豎直方向的夾角為時(shí)，求： (1)細(xì)線的拉力F. (2)小球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小 (3)小球運(yùn)動(dòng)的角速度及周期,【思路點(diǎn)撥】 先對(duì)小球進(jìn)行受力分析，找到向心力再由幾何關(guān)系求出小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,【方法總結(jié)】 (1)在解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，要知道物體圓形軌道所在的平面，明確圓心和半徑是解題的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié) (2)列方程時(shí)要區(qū)分受到的力和物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，利用題目條件靈活運(yùn)用向心力表達(dá)式,跟蹤訓(xùn)練2,勻速圓周運(yùn)動(dòng)：,變速圓周運(yùn)動(dòng)：,F向是F合的指向圓心方向的分力Fn,向心力的來源：可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某個(gè)力的分力。 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由合力提供向心力。,小結(jié),小結(jié),3、向心力的大小,2、向心力的作用效果：,1、向心力的方向：,4、變速圓周運(yùn)動(dòng)中的合力并非向心力,在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合力充當(dāng)向心力,指向圓心,改變速度的方向,1、關(guān)于向心力說法中正確的是（ ） A、物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的力叫向心力； B、向心力不改變速度的大小； C、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的的物體所受向心力是不變的； D、向心力是除物體所受重力、彈力以及摩擦力以外的一種新的力,B,課堂練習(xí),2、用細(xì)線拴住一球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（ ）,A.在線速度一定情況下，線越長越易斷,B.在線速度一定情況下，線越短越易斷,C.在角速度一定情況下，線越長越易斷,D.在角速度一定情況下，線越短越易斷,BC,3、在光滑的橫桿上穿著兩質(zhì)量不同的兩個(gè)小球，小球用細(xì)線連接起來，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是( ) A兩小球速率必相等 B兩小球角速度必相等 C兩小球加速度必相等 D兩小球到轉(zhuǎn)軸距離與其質(zhì)量成反比,BD,4、甲乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其質(zhì)量之比為12,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為12,在相同時(shí)間內(nèi)甲轉(zhuǎn)過4周，乙轉(zhuǎn)過3周.則它們的向心力之比為（ ） A.14 B.23 C.49 D.916,C,5、如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)