向心力(人教版必修2).ppt

第五章 曲線運動 第六節(jié) 向心力,人教版必修2,物體做圓周運動一定受到力的作用,人 造 衛(wèi) 星 繞 地 球 運 行,知識點回顧,1、如何理解勻速圓周運動是一種變速運動？,2 、勻速圓周運動 向心加速度是如何定義的？其表達式是什么？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,定義：做勻速圓周運動的物體一定受到一個指向圓心的合力，這個合力叫做向心力。, 方向時刻發(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，它可以是某一個力，或者是幾個力的合力來提供。,受力分析時, 不能多出一個向心力。,向心力的大小與哪些物理量有關呢？,思考,公式：Fn = mr2,向心力的大小,= mv,= mv2 /r,= mr(2/T)2,實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式,小球受到哪些力的作用？,向心力由什么力提供？,想一想,結論: 向心力由拉力F和重力G的合力提供,實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式,1、實驗的基本原理？,從運動的角度求得Fn ；從受力的角度求得F合 ；將Fn 和F合 進行比較,2、實驗需要的器材？,鋼球、細線、畫有同心圓的木板、秒表、直尺,O,3、實驗需要測量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測量？,F合mg tan,m？r？v？,m、r、轉n圈數(shù)所用時間t、l,輕繩栓一小球，在光滑水平面做勻速圓周運動。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。,勻速圓周運動實例分析向心力的來源,F向= F合= F,物體相對轉盤靜止，隨盤做勻速圓周運動,F向= F合= Ff,由小球受到的重力、支持力、靜摩擦力三個力的合力提供。 即圓盤對木塊的靜摩擦力Ff,G,FN,Ff,小球向心力的來源?,勻速圓周運動實例分析向心力的來源,討論：物塊隨著圓桶一起勻速轉動時，物塊的受力？物塊向心力的來源?,物塊做勻速圓周運動時，合力提供向心力，即桶對物塊的支持力。,勻速圓周運動實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,沿光滑漏斗或碗內壁做圓周運動的小球,總結：,向心力是根據(jù)效果命名的力，并不是一種 新的性質的力。,向心力的來源：可以是重力、彈力、摩擦 力等各種性質的力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。 物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心力。,向心力不是物體真實受到的一個力，不能說物體受到向心力的作用 ，只能說某個力或某幾個力提供了向心力。,變速圓周運動和一般曲線運動, 變速圓周運動的合外力也指向圓心嗎？ 變速圓周運動的速度大小是怎么改變的？ 怎么分析研究一般的曲線運動？,做變速圓周運動的物體所受的力,Fn,Ft,Ft 切向分力，它產生切向加速度，改變速度的大小. Fn 向心分力，它產生向心加速度，改變速度的方向. 結論同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就是變速圓周運動 ，勻速圓周運動切向加速度為零。,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。在注意到這點區(qū)別之后，分析質點經過曲線上某位置的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法對一般曲線運動進行處理了。,處理一般曲線運動的方法：,要點二 勻速圓周運動的處理方法 1分析思路 凡是做勻速圓周運動的物體一定需要向心力，而物體所受外力的合力充當向心力，這是處理該類問題的理論基礎 2解題步驟 (1)四確定：確定研究對象、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),長為L的細線，拴一質量為m的小球，一端固定于O點，讓小球在水平面內做勻速圓周運動，如圖所示，當擺線L與豎直方向的夾角為時，求： (1)細線的拉力F. (2)小球運動的線速度的大小 (3)小球運動的角速度及周期,【思路點撥】 先對小球進行受力分析，找到向心力再由幾何關系求出小球做圓周運動的半徑,【方法總結】 (1)在解決勻速圓周運動的過程中，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關鍵環(huán)節(jié) (2)列方程時要區(qū)分受到的力和物體做圓周運動所需的向心力，利用題目條件靈活運用向心力表達式,跟蹤訓練2,勻速圓周運動：,變速圓周運動：,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、摩擦力等各種性質的力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。 物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心力。,小結,小結,3、向心力的大小,2、向心力的作用效果：,1、向心力的方向：,4、變速圓周運動中的合力并非向心力,在勻速圓周運動中合力充當向心力,指向圓心,改變速度的方向,1、關于向心力說法中正確的是（ ） A、物體由于做圓周運動而產生的力叫向心力； B、向心力不改變速度的大小； C、做勻速圓周運動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,2、用細線拴住一球做勻速圓周運動，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量不同的兩個小球，小球用細線連接起來，當轉臺勻速轉動時，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兩小球到轉軸距離與其質量成反比,BD,4、甲乙兩物體都做勻速圓周運動,其質量之比為12,轉動半徑之比為12,在相同時間內甲轉過4周，乙轉過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動