高中物理必修一 向心力

1、 5.6 向心力向心力這些物體為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)？這些物體為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)？所受合外力所受合外力_零零 什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)？什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)？ “勻速勻速”的含義是什么？的含義是什么？勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)是_速速曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)變變一定不等于一定不等于一定具有一定具有_。加速度加速度 那么物體所受的那么物體所受的合外力合外力有何特點(diǎn)？有何特點(diǎn)？ 加速度加速度又怎樣呢？又怎樣呢？一、感受向心力一、感受向心力閱讀課本閱讀課本觀察與思考觀察與思考：看看看看想想想想牽繩的手有什么感覺(jué)？牽繩的手有什么感覺(jué)？如果松手，將會(huì)如果松手，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？發(fā)生什么現(xiàn)象？增大或減小小物體的線速度，手的感

2、覺(jué)有增大或減小小物體的線速度，手的感覺(jué)有什么感覺(jué)？什么感覺(jué)？受到一個(gè)拉力的作用，且力的方向受到一個(gè)拉力的作用，且力的方向_變化變化不斷不斷OGNF小球受力分析：小球受力分析： OOFFFVVVO結(jié)論：結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力指向指向 圓心圓心，且且與與速度速度垂直垂直，這個(gè)指向圓心的合力就叫做向心力。這個(gè)指向圓心的合力就叫做向心力。F F向向= F= F合合= F= FvFvFvF人人 造造 衛(wèi)衛(wèi) 星星 繞繞 地地 球球 運(yùn)運(yùn) 行行實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：用用圓錐擺圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式小球受到哪些力的作用？小球受到哪些力的作用？向心力由什么力

3、提供？向心力由什么力提供？想一想rOGF合F結(jié)論結(jié)論: :向心力由拉力向心力由拉力F和重力和重力G的的合力提供合力提供分析向心力來(lái)源的思路分析向心力來(lái)源的思路1.明確研究對(duì)象明確研究對(duì)象2.確定圓周運(yùn)動(dòng)所在的平面，明確圓周運(yùn)動(dòng)確定圓周運(yùn)動(dòng)所在的平面，明確圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡、半徑及圓心位置的軌跡、半徑及圓心位置3.進(jìn)行受力分析，分析指向圓心方向的合力進(jìn)行受力分析，分析指向圓心方向的合力即向心力。即向心力。OORmmgFNF合合F合合mg tan豎直方向：豎直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合=m2 R sinn沿光滑碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)的小球沿光滑碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)的小球G GF Ff fF

4、 FN N向心力的大小向心力的大小與哪些物理量與哪些物理量有關(guān)呢？有關(guān)呢？一. 用向心力演示器驗(yàn)證方法:控制變量法(F與m , r, )1.F與m的關(guān)系保持r、一定保持m 、 一定2.F與的關(guān)系保持m、r一定3.F與r的關(guān)系m大，F(xiàn)也大大，F(xiàn)也大r大，F(xiàn)也大演示儀演示儀兩個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)兩個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)圓錐擺圓錐擺介紹介紹: : 向心力演示儀向心力演示儀GFN小球靜止手推檔板介紹介紹: : 向心力演示儀向心力演示儀G勻速圓周運(yùn)動(dòng)FNF F介紹介紹: : 向心力演示儀向心力演示儀1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？、實(shí)驗(yàn)的基本原理？從運(yùn)動(dòng)的角度求得從運(yùn)動(dòng)的角度求得Fn ；從受力的角度求得從受力的角度求得F合合 ；將將Fn

5、 和和F合合 進(jìn)行比較進(jìn)行比較2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？、實(shí)驗(yàn)需要的器材？鋼球、細(xì)線、畫(huà)有同心圓的鋼球、細(xì)線、畫(huà)有同心圓的白紙、天平、秒表、直尺白紙、天平、秒表、直尺rOOlhFTGF合合3、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測(cè)量？、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測(cè)量？F合合mg tan小球所需小球所需向心力向心力Fn= =m v2rm？r？v？m、r、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時(shí)間圈數(shù)所用時(shí)間t、hrOOlh1、h 并不等于紙面距并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度懸點(diǎn)的高度2、小球與紙面不能接、小球與紙面不能接觸觸3、測(cè)、測(cè) t 時(shí)不能太久時(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)、啟動(dòng)小球時(shí)應(yīng)確保小球做的是勻速

6、圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)與探究猜想：向心力大小可能與猜想：向心力大小可能與_ _有關(guān)有關(guān)質(zhì)量、 半徑、角速度等實(shí)驗(yàn)：完成課本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：完成課本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法： 控制變量法控制變量法m、不變，不變，r越大，越大，F(xiàn)越越_m、r不變，不變，越大，越大，F(xiàn)越越_r、不變，不變，m越大，越大，F(xiàn)越越_大大大大大大結(jié)論結(jié)論向心力的大小向心力的大小F與物體質(zhì)量與物體質(zhì)量m、圓周、圓周半徑半徑r和角速度和角速度都有關(guān)系：都有關(guān)系：公式：公式：Fm r2根據(jù)根據(jù) 推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式：推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式：rv2vFmr = =m r 42T 2 哪個(gè)力提供向心力？哪個(gè)力提供向心力？向心力和切向力的

7、作用效果。向心力和切向力的作用效果。什么情況下物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，什么情況什么情況下物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，什么情況下做變速圓周運(yùn)動(dòng)。下做變速圓周運(yùn)動(dòng)。F Ft t 切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小. .F Fn n 向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向. .結(jié)論勻速圓周運(yùn)動(dòng)：只有向心加速度時(shí)。結(jié)論勻速圓周運(yùn)動(dòng)：只有向心加速度時(shí)。 變速圓周運(yùn)動(dòng)：同時(shí)具有向心加速度和切向加變速圓周運(yùn)動(dòng)：同時(shí)具有向心加速度和切向加速度時(shí)。速度時(shí)。做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的力做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的力( (鏈球運(yùn)動(dòng)鏈球

8、運(yùn)動(dòng)) )FO做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的力做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的力FFnFtF Ft t 切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小. .F Fn n 向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向. .結(jié)論勻速圓周運(yùn)動(dòng)：只有向心加速度時(shí)。結(jié)論勻速圓周運(yùn)動(dòng)：只有向心加速度時(shí)。 變速圓周運(yùn)動(dòng)：同時(shí)具有向心加速度和切向加變速圓周運(yùn)動(dòng)：同時(shí)具有向心加速度和切向加速度時(shí)。速度時(shí)。加速向心力是合力嗎？向心力是合力嗎？rmrvmFF22w 合合向向合合向向FF 向向合合n nrmrvmFF22nw向r r1 1r r2 2

9、3 3、向心力的大小向心力的大小2 2、向心力的作用效果：改變速度的方向向心力的作用效果：改變速度的方向，不改變大小不改變大小1 1、向心力的方向：指向圓心向心力的方向：指向圓心且與速度方且與速度方向垂直向垂直4 4、向心力的來(lái)源向心力的來(lái)源可以是某一個(gè)力，或者是幾個(gè)力的合力可以是某一個(gè)力，或者是幾個(gè)力的合力來(lái)提供。變速圓周運(yùn)動(dòng)中的合力并非向來(lái)提供。變速圓周運(yùn)動(dòng)中的合力并非向心力心力Fn= =m v2rFn= =m r2Fn = =m r 42T 2在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力充當(dāng)向心力在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力充當(dāng)向心力B B2 2、用細(xì)線拴住一球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)、用細(xì)線拴住一球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，

10、下列說(shuō)法中正確的是（法中正確的是（ ）A.A.在線速度一定情況下，線越長(zhǎng)越易斷在線速度一定情況下，線越長(zhǎng)越易斷B.B.在線速度一定情況下，線越短越易斷在線速度一定情況下，線越短越易斷C.C.在角速度一定情況下，線越長(zhǎng)越易斷在角速度一定情況下，線越長(zhǎng)越易斷D.D.在角速度一定情況下，線越短越易斷在角速度一定情況下，線越短越易斷BC5、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？（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）解析：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=m2r解以上各式得：GFfFNrgB BC CG GF Ff fF FN NrgOmOlmOrTmgF合合mgF合合F升升豎直方向豎直方向:Tcosmg水平方向水平方向:F合合=m2l sin豎直方向豎直方向:F升升 cosmg水平方向水平方向:F合合=m2rF合合mg tanOORmmOrmgNF合合mgNF合合F合合mg tan豎直方向豎直方向:N cosmg水平方向水