5.6《向心力》.ppt

第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第6節(jié) 向心力 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 1 知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng) 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(dá)式 能根據(jù)問題情景選擇合適的向心加速度的表達(dá)式 并會(huì)用來進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算 3 會(huì)用矢量圖表示速度變化量與速度之間的關(guān)系 理解加速度與速度 速度變化量的區(qū)別 4 體會(huì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度方向的分析方法 5 知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的方向和加速度的公式 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 前一節(jié)我們從速度與力的關(guān)系出發(fā) 得到了物體做圓周運(yùn)動(dòng)會(huì)有向心加速度 并得到了向心加速度的計(jì)算公式 根據(jù)牛頓第二定律可知 物體有向心加速度 肯定會(huì)有一個(gè)產(chǎn)生向心加速度的力 那么這個(gè)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(shí)驗(yàn) 讓同學(xué)感受到向心力的存在 然后利用向心加速度的表達(dá)式和牛頓第二定律得到向心力的計(jì)算公式 最后 分析各種情況下 物體做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 1 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定有加速度嗎 為什么 2 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度有什么特點(diǎn) 寫出向心加速度的公式 3 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力有什么特點(diǎn) 受力的方向和大小如何確定 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度指向圓心 這個(gè)加速度稱為向心加速度an an哪來的 即an是如何產(chǎn)生的 根據(jù)牛頓第二定律可知物體一定受到了指向圓心的合力 這個(gè)合力叫做向心力 方向始終指向圓心 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 1 定義 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(hào) 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(shí)驗(yàn)中學(xué)校 O Fn Fn Fn 向心力是不是一種新的性質(zhì)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(zhì)來命名的力 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 F合 F引 Fn 向心力來源分析 Fn Ff 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 向心力來源分析 Fn FN mg Fn F合 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)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(gè)力 受力分析時(shí) 不能多出一個(gè)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(yùn)動(dòng)所需的向心力 可以是重力 彈力 摩擦力等各種性質(zhì)力的合力 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 幾種常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力分析 滾筒 轉(zhuǎn)盤 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 圓錐擺 幾種常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力分析 圓臺(tái)筒 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 例1 小球做圓錐擺時(shí) 細(xì)繩長L 與豎直方向成 角 求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度 L 小球做圓周運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)中學(xué)校 例2 如圖 半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng) 小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上 它與圓筒的摩擦因數(shù)為 現(xiàn)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(shí) 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(shí)驗(yàn)中學(xué)校 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 2 實(shí)驗(yàn)需要的器材 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 mgtan 從運(yùn)動(dòng)學(xué)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 鋼球 細(xì)線 畫有同心圓的白紙 天平 秒表 直尺 m r h 轉(zhuǎn)n圈所用時(shí)間t 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 1 h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度 2 小球與紙面不能接觸 3 測(cè)t時(shí)不能太久 4 啟動(dòng)小球時(shí)應(yīng)確保小球做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 二 變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng) F 鏈球的運(yùn)動(dòng) 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 變速圓周運(yùn)動(dòng) 變速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力不指向圓心 F合提供向心力 一個(gè)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(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力 方向始終指向圓心 產(chǎn)生向心加速度 改變速度方向 產(chǎn)生切向加速度 改變速度大小 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)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(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 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)中合力充當(dāng)向心力 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 1 下列關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(gè)向心力B 物體所受的合外力提供向心力C 向心力是一個(gè)恒力D 向心力的大小一直在變化 B 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 2 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 其加速度的數(shù)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(yùn)動(dòng)的半徑成反比D 跟其運(yùn)動(dòng)的線速度和角速度的乘積成正比 D 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 3 甲乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 其質(zhì)量之比為1 2 轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為1 2 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 1 4B 2 3C 4 9D 9 16 C 孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校 4 一個(gè)小球在豎直放置的光滑圓環(huán)的內(nèi)側(cè)槽內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 如圖所示 則關(guān)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(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)指向圓心D 不能確定是否指向圓心 C