5.6《向心力》.ppt

第五章 曲線運動 第6節(jié) 向心力 孝義市實驗中學校 1 知道勻速圓周運動是變速運動 具有指向圓心的加速度 向心加速度 2 知道向心加速度的表達式 能根據問題情景選擇合適的向心加速度的表達式 并會用來進行簡單的計算 3 會用矢量圖表示速度變化量與速度之間的關系 理解加速度與速度 速度變化量的區(qū)別 4 體會勻速圓周運動向心加速度方向的分析方法 5 知道變速圓周運動的向心加速度的方向和加速度的公式 孝義市實驗中學校 前一節(jié)我們從速度與力的關系出發(fā) 得到了物體做圓周運動會有向心加速度 并得到了向心加速度的計算公式 根據牛頓第二定律可知 物體有向心加速度 肯定會有一個產生向心加速度的力 那么這個力就是向心力 接著討論物體向心力的來源問題 首先我們通過做實驗 讓同學感受到向心力的存在 然后利用向心加速度的表達式和牛頓第二定律得到向心力的計算公式 最后 分析各種情況下 物體做圓周運動向心力的來源 孝義市實驗中學校 1 做勻速圓周運動的物體一定有加速度嗎 為什么 2 做勻速圓周運動的物體的加速度有什么特點 寫出向心加速度的公式 3 做勻速圓周運動的物體受力有什么特點 受力的方向和大小如何確定 孝義市實驗中學校 做勻速圓周運動物體的加速度指向圓心 這個加速度稱為向心加速度an an哪來的 即an是如何產生的 根據牛頓第二定律可知物體一定受到了指向圓心的合力 這個合力叫做向心力 方向始終指向圓心 孝義市實驗中學校 1 定義 做勻速圓周運動的物體所受到的指向圓心的合力 叫向心力 4 效果 只改變v的方向 不改變v的大小 3 方向 始終指向圓心 與v垂直 是變力 2 符號 Fn 一 向心力 O Fn Fn Fn F合 man F合 Fn 5 大小 Fn m 2r 孝義市實驗中學校 O Fn Fn Fn 向心力是不是一種新的性質力 即向心力是不是與重力 彈力 摩擦力一樣都是按照某種性質來命名的力 孝義市實驗中學校 F合 F引 Fn 向心力來源分析 Fn Ff 孝義市實驗中學校 向心力來源分析 Fn FN mg Fn F合 孝義市實驗中學校 1 向心力是按照效果命名的力 并不是物體額外受到的一個力 受力分析時 不能多出一個向心力 F合 Fn 2 向心力的來源 物體所受的合力提供了物體做勻速圓周運動所需的向心力 可以是重力 彈力 摩擦力等各種性質力的合力 孝義市實驗中學校 幾種常見的勻速圓周運動受力分析 滾筒 轉盤 孝義市實驗中學校 圓錐擺 幾種常見的勻速圓周運動受力分析 圓臺筒 孝義市實驗中學校 例1 小球做圓錐擺時 細繩長L 與豎直方向成 角 求小球做勻速圓周運動的角速度 L 小球做圓周運動的半徑R Lsin 解 小球的向心力由FT和G的合力提供 即 mgtan m 2Lsin F向 m 2R F向 F mgtan 孝義市實驗中學校 例2 如圖 半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉動 小橡皮塊緊帖在圓筒內壁上 它與圓筒的摩擦因數為 現要使小橡皮不落下 則圓筒的角速度至少多大 解 小橡皮受力分析如圖 小橡皮恰不下落時 有 Ff mg其中 Ff FN而由向心力公式 FN m 2r解以上各式得 孝義市實驗中學校 用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式 1 實驗的基本原理 2 實驗需要的器材 O 3 實驗需要測量的數據有哪些 如何測量 F合 mgtan 從運動學的角度求得Fn從受力的角度求得F合將Fn和F合進行比較 鋼球 細線 畫有同心圓的白紙 天平 秒表 直尺 m r h 轉n圈所用時間t 孝義市實驗中學校 1 h并不等于紙面距懸點的高度 2 小球與紙面不能接觸 3 測t時不能太久 4 啟動小球時應確保小球做的是勻速圓周運動 孝義市實驗中學校 二 變速圓周運動和一般的曲線運動 F 鏈球的運動 孝義市實驗中學校 勻速圓周運動 變速圓周運動 變速圓周運動所受的合力不指向圓心 F合提供向心力 一個分力提供向心力 切向力Ft 垂直半徑方向的分力向心力Fn 指向圓心的分力 勻速圓周運動所受的合力提供向心力 方向始終指向圓心 產生向心加速度 改變速度方向 產生切向加速度 改變速度大小 孝義市實驗中學校 把一般曲線分割為許多極短的小段 每一段都可以看作一小段圓弧 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 孝義市實驗中學校 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 指向圓心 改變速度的方向 在勻速圓周運動中合力充當向心力 孝義市實驗中學校 1 下列關于做勻速圓周運動的物體所受的向心力的說法中 正確的是 A 物體除受到其他的力外還要受到一個向心力B 物體所受的合外力提供向心力C 向心力是一個恒力D 向心力的大小一直在變化 B 孝義市實驗中學校 2 做勻速圓周運動的物體 其加速度的數值必定 A 跟其角速度的平方成正比B 跟其線速度的平方成正比C 跟其運動的半徑成反比D 跟其運動的線速度和角速度的乘積成正比 D 孝義市實驗中學校 3 甲乙兩物體都做勻速圓周運動 其質量之比為1 2 轉動半徑之比為1 2 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 1 4B 2 3C 4 9D 9 16 C 孝義市實驗中學校 4 一個小球在豎直放置的光滑圓環(huán)的內側槽內做圓周運動 如圖所示 則關于小球加速度的方向的說法中正確的是 A 一定指向圓心B 一定不指向圓心C 只有在最高點和最低點時指向圓心D 不能確定是否指向圓心 C