《向心力》 教學(xué)課件

第2節(jié)向心力第六章圓周運(yùn)動(dòng)我們知道，月球受地球的引力，繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（如圖甲所示）；當(dāng)你在光滑桌面上掄動(dòng)細(xì)繩，使物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)（如圖乙所示），作用在物體上的拉力，總是沿繩子指向圓心，是否做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，都受到指向圓心的力呢？這個(gè)力的大小與哪些因素有關(guān)呢？新知探究知識(shí)點(diǎn)

向心力1新知探究定義做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度，是由于它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,與線速度方向垂直。知識(shí)點(diǎn)

向心力1新知探究公式Fn=

或Fn=mω2r。來(lái)源(1)向心力是按照力的作用效果命名的。(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力可能是物體所受外力的合力,也可能是某個(gè)力的分力。知識(shí)點(diǎn)

向心力1新知探究【例】在水平面上轉(zhuǎn)彎的摩托車(如圖),向心力的來(lái)源是(

)A.重力和支持力的合力 B.靜摩擦力C.滑動(dòng)摩擦力 D.重力、支持力、牽引力的合力知識(shí)點(diǎn)

向心力1新知探究解析：在水平面上轉(zhuǎn)彎的摩托車,豎直方向受重力和地面的支持力,水平方向受地面給摩托車的靜摩擦力,靜摩擦力提供車輛轉(zhuǎn)彎所需的向心力,而車輪沒(méi)有相對(duì)路面打滑,故該摩擦力是靜摩擦力。答案：B名師指點(diǎn)向心力的來(lái)源名師指點(diǎn)向心力的來(lái)源知識(shí)點(diǎn)

向心力1新知探究【例】如圖所示,小物體m與圓盤保持相對(duì)靜止,隨盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則物體的受力情況是(

)A.受重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用B.摩擦力的方向始終指向圓心OC.重力和支持力是一對(duì)平衡力D.摩擦力是使物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力知識(shí)點(diǎn)

向心力1新知探究解析：分析圓盤上小物體的受力情況。豎直方向,受到重力和支持力作用,處于平衡狀態(tài);水平方向,物體隨圓盤做圓周運(yùn)動(dòng),由摩擦力提供向心力,故摩擦力方向指向圓心,選項(xiàng)B、C、D正確。答案：BCD勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)名師指點(diǎn)線速度大小不變,方向時(shí)刻改變;角速度、周期、頻率都恒定不變;向心加速度和向心力大小都恒定不變,但方向時(shí)刻改變。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)名師指點(diǎn)(1)線速度僅大小不變而方向時(shí)刻改變,是變速運(yùn)動(dòng)。(2)向心加速度僅大小恒定而方向時(shí)刻改變,是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。(3)勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性,即每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期物體都要重新回到原來(lái)的位置,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(如v、a大小及方向)也要重復(fù)原來(lái)的情況。(4)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受外力的合力大小恒定,方向總是沿半徑指向圓心。勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題步驟

名師指點(diǎn)【例】如圖所示,雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中男運(yùn)動(dòng)員拉著女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場(chǎng)面,觀眾有時(shí)會(huì)看到女運(yùn)動(dòng)員被男運(yùn)動(dòng)員拉著離開(kāi)冰面在空中做水平方向的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)和豎直方向的夾角約為θ,女運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中女運(yùn)動(dòng)員的重心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,求:(1)男運(yùn)動(dòng)員對(duì)女運(yùn)動(dòng)員的拉力大小。(2)男運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。名師指點(diǎn)點(diǎn)撥：以女運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,受到重力和男運(yùn)動(dòng)員對(duì)她的拉力作用,這兩個(gè)力的合力提供向心力,其做圓周運(yùn)動(dòng)的平面在水平面內(nèi)。根據(jù)牛頓第二定律求解。解析：設(shè)男運(yùn)動(dòng)員對(duì)女運(yùn)動(dòng)員的拉力大小為F,女運(yùn)動(dòng)員受力如圖所示,名師指點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)中的連接體問(wèn)題名師指點(diǎn)(1)圓周運(yùn)動(dòng)中的連接體問(wèn)題處理方法:此類問(wèn)題的處理方法與單個(gè)物體的情況基本相同。因系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)物體的速度、加速度不同,即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同,所以處理時(shí)應(yīng)隔離每個(gè)物體進(jìn)行分析。若物體存在加速度,應(yīng)根據(jù)牛頓第二定律列方程求解;若物體處于平衡狀態(tài),應(yīng)結(jié)合平衡條件進(jìn)行處理。圓周運(yùn)動(dòng)中的連接體問(wèn)題名師指點(diǎn)(2)圓周運(yùn)動(dòng)中的連接體問(wèn)題的幾種典型情景圓周運(yùn)動(dòng)中的連接體問(wèn)題名師指點(diǎn)【例】如圖所示,OM=MN=R。兩個(gè)小球質(zhì)量都是m,a、b為水平輕繩。兩小球正隨水平圓盤以角速度ω勻速同步轉(zhuǎn)動(dòng)。小球和圓盤間的摩擦力可以不計(jì)。求:(1)繩b對(duì)小球N的拉力大小。(2)繩a對(duì)小球M的拉力大小。名師指點(diǎn)解析：(1)對(duì)球N,受力如圖所示,其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為2R,根據(jù)牛頓第二定律有Fb=mω2·2R=2mω2R。(2)對(duì)球M,受力如圖所示,其做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,根據(jù)牛頓第二定律有Fa-Fb'=mω2RFb=Fb'解得Fa=Fb+mω2R=3mω2R。答案：(1)2mω2R

(2)3mω2R名師指點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)2新知探究如圖所示,蕩秋千是小朋友很喜歡的游戲,當(dāng)秋千由上向下蕩時(shí),(1)此時(shí)小朋友做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)?(2)繩子拉力與重力的合力指向懸掛點(diǎn)嗎?知識(shí)點(diǎn)

變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)2新知探究知識(shí)點(diǎn)

變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)2新知探究1.變速圓周運(yùn)動(dòng)合力不指向圓心,合力F可以分解為互相垂直的兩個(gè)分力。(1)跟圓周相切的分力Ft產(chǎn)生切向加速度,切向加速度與物體的速度方向共線,它改變速度的大小。(2)指向圓心的分力Fn產(chǎn)生向心加速度,與速度方向垂直,改變速度的方向。知識(shí)點(diǎn)

變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)2新知探究2.一般的曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)定義:運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)。(2)處理方法:一般的曲線運(yùn)動(dòng)中,可以把曲線分割成許多很短的小段,每一小段可看作一小段圓弧,研究質(zhì)點(diǎn)在這一小段的運(yùn)動(dòng)時(shí),可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的處理方法進(jìn)行處理,如圖所示。名師指點(diǎn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)的區(qū)別(1)由做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知,變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體所受的合力與速度方向一定不垂直,當(dāng)速率增大時(shí),物體受到的合力與瞬時(shí)速度之間的夾角是銳角;當(dāng)速率減小時(shí),物體受到的合力與速度之間的夾角是鈍角。(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)受力情況的不同是:勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,合力全部用來(lái)提供向心力,合力指向圓心;變速圓周運(yùn)動(dòng)中,合力沿著半徑方向的分量提供向心力,合力通常不指向圓心。知識(shí)點(diǎn)

變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)2新知探究

【例】一般的曲線運(yùn)動(dòng)可以分成很多小段,每小段都可以看成圓周運(yùn)動(dòng)的一部分,即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來(lái)代替。如圖甲所示,曲線上的A點(diǎn)的曲率圓定義為:通過(guò)A點(diǎn)和曲線上緊鄰A點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)作一圓,在極限情況下,這個(gè)圓就叫作A點(diǎn)的曲率圓,其半徑ρ叫作A點(diǎn)的曲率半徑。現(xiàn)將一物體沿與水平面成α角的方向以速度v0拋出,如圖乙所示。則在其軌跡最高點(diǎn)P處的曲率半徑是(

)知識(shí)點(diǎn)

變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)2新知探究解析：根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解,物體在最高點(diǎn)的速度等于水平分速度,即為v0cos

α,在最高點(diǎn)看成是向心力為重力的圓周運(yùn)動(dòng)的一部分,則答案：C1．關(guān)于向心力,下列說(shuō)法正確的是(

)A.向心力是一種效果力B.向心力是一種具有某種性質(zhì)的力C.向心力既可以改變速度的方向,又可以改變速度的大小D.向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小課堂訓(xùn)練解析：向心力是按作用效果命名的,是一種效果力,它可以由重力、彈力、摩擦力等性質(zhì)的力提供,所以選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;由于向心力始終沿半徑指向圓心,與速度的方向垂直,即向心力不改變速度的大小,只改變速度的方向,因此選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。答案：AD課堂訓(xùn)練2．如圖所示,將一質(zhì)量為m的擺球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩吊起,上端固定,使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),細(xì)繩就會(huì)沿圓錐面旋轉(zhuǎn),這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺。關(guān)于擺球的受力情況,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.擺球受重力、拉力和向心力的作用B.擺球受拉力和向心力的作用C.擺球受重力和拉力的作用D.擺球受重力和向心力的作用課堂訓(xùn)練解析：物體只受重力G和拉力F的作用,而向心力是重力和拉力的合力。也可以認(rèn)為向心力就是F沿水平方向的分力,顯然,F沿豎直方向的分力與重力G平衡。正確選項(xiàng)為C。答案：C課堂訓(xùn)練3．(多選)上海磁浮線路的最大轉(zhuǎn)彎處半徑達(dá)到8000m,如圖所示,近距離用肉眼看幾乎是一條直線,而轉(zhuǎn)彎處最小半徑也達(dá)到1300m。一個(gè)質(zhì)量50kg的乘客坐在以360km/h的不變速率隨車駛過(guò)半徑2500m彎道,下列說(shuō)法正確的是(

)A.乘客受到的向心力大小約為200NB.乘客受到的向心力大小約為539NC.乘客受到的向心力大小約為300ND.彎道半徑設(shè)計(jì)特別長(zhǎng)可以使乘客在轉(zhuǎn)彎時(shí)更舒適課堂訓(xùn)練解析：根據(jù)向心力公式

可計(jì)算出乘客受到的向心力大小約為200

N,選項(xiàng)A正確,B、C錯(cuò)誤;根據(jù)

可知,在m、v保持不變的情況下