56《向心力》.ppt

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1、孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 知道匀速圆周运动是变速运动，具有指向圆心的加速度知道匀速圆周运动是变速运动，具有指向圆心的加速度向心加速度。向心加速度。2. 知道向心加速度的表达式，能根据问题情景选择合适的向知道向心加速度的表达式，能根据问题情景选择合适的向心加速度的表达式，并会用来进行简单的计算。心加速度的表达式，并会用来进行简单的计算。3. 会用矢量图表示速度变化量与速度之间的关系，理解加速会用矢量图表示速度变化量与速度之间的关系，理解加速度与速度、速度变化量的区别。度与速度、速度变化量的区别。4. 体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。

2、5. 知道变速圆周运动的向心加速度的方向和加速度的公式。知道变速圆周运动的向心加速度的方向和加速度的公式。孝义市实验中学校孝义市实验中学校 前一节我们从速度与力的关系出发，得到了物体做圆周运动前一节我们从速度与力的关系出发，得到了物体做圆周运动会有向心加速度，并得到了向心加速度的计算公式，根据牛顿第会有向心加速度，并得到了向心加速度的计算公式，根据牛顿第二定律可知，物体有向心加速度，肯定会有一个产生向心加速度二定律可知，物体有向心加速度，肯定会有一个产生向心加速度的力，那么这个力就是向心力，接着讨论物体向心力的来源问题。的力，那么这个力就是向心力，接着讨论物体向心力的来源问题。 首先我们通过做

3、实验，让同学感受到向心力的存在，然后利首先我们通过做实验，让同学感受到向心力的存在，然后利用向心加速度的表达式和牛顿第二定律得到向心力的计算公式，用向心加速度的表达式和牛顿第二定律得到向心力的计算公式，最后，分析各种情况下，物体做圆周运动向心力的来源。最后，分析各种情况下，物体做圆周运动向心力的来源。孝义市实验中学校孝义市实验中学校1 1、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？为、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？为什么？什么？2 2、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点？、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点？写出向心加速度的公式。写出向心加速度的公式。3.3.做匀速圆周运动的物体受力有

4、什么特点？受力做匀速圆周运动的物体受力有什么特点？受力的方向和大小如何确定？的方向和大小如何确定？孝义市实验中学校孝义市实验中学校 做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个加速度称为加速度称为向心加速度向心加速度 an。an 哪来的？即哪来的？即an 是如何产生的？是如何产生的？根据牛顿第二定根据牛顿第二定律可知物体一定律可知物体一定受到了指向圆心受到了指向圆心的合力，这个的合力，这个合合力力叫做向心力。叫做向心力。方向始终指方向始终指向圆心向圆心孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 定义：定义：做匀速圆周运动的物体所受到的做匀速圆周运动的物体所受到的指

5、向圆心指向圆心的的合力合力，叫向心力。叫向心力。 4. 效果：效果：只改变只改变 v 的方向，不改变的方向，不改变 v 的大小。的大小。3. 方向：方向：始终指向圆心始终指向圆心 ( 与与 v 垂直垂直 )，是变力。是变力。2. 符号：符号：FnvvvOFnFnFnF合合manF合合Fnv2r5. 大小：大小：Fn = m2rv2r孝义市实验中学校孝义市实验中学校vvvOFnFnFn 向心力是不是一种新的性质力？即向心力向心力是不是一种新的性质力？即向心力是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照某是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照某种性质来命名的力？种性质来命名的力？孝义市实验中学校孝义市实

6、验中学校OF引引F合合F引引 Fn向心力来源分析向心力来源分析OmgFNFfFn Ff孝义市实验中学校孝义市实验中学校FTGF合合向心力来源分析向心力来源分析OmgFNFnFN+ mgFnF合合孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到的一个力；受力分析时的一个力；受力分析时, 不能多出一个向心力。不能多出一个向心力。F合合Fn2. 向心力的向心力的来源来源：物体所受的：物体所受的合力提供合力提供了物体做匀速了物体做匀速圆周运动圆周运动所需的向心力所需的向心力。（可以是重力、弹力、摩擦。（可以是重力、弹力、摩擦

7、力等各种性质力的合力）力等各种性质力的合力）孝义市实验中学校孝义市实验中学校FNmgF静静几种常见的匀速圆周运动受力分析几种常见的匀速圆周运动受力分析rmgF静静OFN滚滚筒筒转转盘盘孝义市实验中学校孝义市实验中学校OOFTmgF合合圆圆锥锥摆摆几种常见的匀速圆周运动受力分析几种常见的匀速圆周运动受力分析OrmgFNF合合圆圆台台筒筒孝义市实验中学校孝义市实验中学校例例1. 小球做圆锥摆时，细绳长小球做圆锥摆时，细绳长 L，与竖直方向成，与竖直方向成 角，角，求小球做匀速圆周运动的角速度求小球做匀速圆周运动的角速度 。OOmgFTFL小球做圆周运动的半径小球做圆周运动的半径 R = Lsin

8、R解解：小球的向心力由小球的向心力由 FT 和和 G 的合力提供的合力提供cosgL 即即 ：mgtan = m2Lsin F向向 = m2RF向向 = F = mgtan 孝义市实验中学校孝义市实验中学校例例2. 如图，半径为如图，半径为 r 的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为 ，现要，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？解：小橡皮受力分析如图。解：小橡皮受力分析如图。小橡皮恰不下落时，有：小橡皮恰不下落时，有：Ff = mg其中：其中：F

9、f = FN而由向心力公式：而由向心力公式：FN = m2r解以上各式得：解以上各式得：GFfFNgr 孝义市实验中学校孝义市实验中学校用圆锥摆粗略验证向心力的表达式用圆锥摆粗略验证向心力的表达式1. 1. 实验的基本原理？实验的基本原理？2. 2. 实验需要的器材？实验需要的器材？rOOlhFTGF合合3. 3. 实验需要测量的数据有哪些？如何测量？实验需要测量的数据有哪些？如何测量？F合合mgtan 从运动学的角度求得从运动学的角度求得 Fn 从受力的角度求得从受力的角度求得 F合合 将将 Fn 和和 F合合 进行比较进行比较钢球、细线、画有同心圆的白纸、钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平

10、、秒表、直尺天平、秒表、直尺m、r、h、转、转 n 圈所用时间圈所用时间 t小球所需向小球所需向心力：心力：v2r孝义市实验中学校孝义市实验中学校rOOlh1. h 并不等于纸面距悬点并不等于纸面距悬点的高度。的高度。2. 小球与纸面不能接触。小球与纸面不能接触。3. 测测 t 时不能太久。时不能太久。4. 启动小球时应确保小球启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动。做的是匀速圆周运动。孝义市实验中学校孝义市实验中学校FO链球的运动链球的运动孝义市实验中学校孝义市实验中学校OvOFnFtF合合vF合合变速圆周运动所受的合力不指向圆心变速圆周运动所受的合力不指向圆心F合合提供提供向心力向心力 一

11、个分力提一个分力提供向心力供向心力切向力切向力Ft ：垂直半径方向的分力：垂直半径方向的分力向心力向心力Fn ：指向圆心的分力：指向圆心的分力匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心产生向心加速度，改变速度方向产生向心加速度，改变速度方向产生切向加速度，改变速度大小产生切向加速度，改变速度大小孝义市实验中学校孝义市实验中学校把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明看作一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在注意

12、到这点区别之后，分它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。r1r2孝义市实验中学校孝义市实验中学校3. 向心力的大小向心力的大小2. 向心力的作用效果：向心力的作用效果：1. 向心力的方向：向心力的方向：4. 变速圆周运动中的合力并非向心力变速圆周运动中的合力并非向心力指向圆心指向圆心改变速度的方向改变速度的方向在匀速圆周运动中合力充当向心力在匀速圆周运动中合力充当向心力2nvFmr 2nFmr 2n24FmrT 孝

13、义市实验中学校孝义市实验中学校1. 下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是（中，正确的是（ ） A. 物体除受到其他的力外还要受到一个向心力物体除受到其他的力外还要受到一个向心力 B. 物体所受的合外力提供向心力物体所受的合外力提供向心力 C. 向心力是一个恒力向心力是一个恒力 D. 向心力的大小一直在变化向心力的大小一直在变化B孝义市实验中学校孝义市实验中学校2. 做匀速圆周运动的物体，其加速度的数值必定做匀速圆周运动的物体，其加速度的数值必定 ( ) A. 跟其角速度的平方成正比跟其角速度的平方成正比 B. 跟其线速度的平方

14、成正比跟其线速度的平方成正比 C. 跟其运动的半径成反比跟其运动的半径成反比 D. 跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比D孝义市实验中学校孝义市实验中学校3. 甲乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为甲乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为 1 2，转动半径之比为转动半径之比为 1 2，在相同时间内甲转过，在相同时间内甲转过 4 周，乙转周，乙转过过 3 周。则它们的向心力之比为周。则它们的向心力之比为 ( ) A. 1 4 B. 2 3 C. 4 9 D. 9 16C孝义市实验中学校孝义市实验中学校4. 一个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周运一个小

15、球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周运动，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中正确动，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中正确的是的是 ( ) A. 一定指向圆心一定指向圆心 B. 一定不指向圆心一定不指向圆心 C. 只有在最高点和最低点时指向圆心只有在最高点和最低点时指向圆心 D. 不能确定是否指向圆心不能确定是否指向圆心Cv孝义市实验中学校孝义市实验中学校5. 在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小球在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小球用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法正确用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法正确的是的是 ( ) A. 两小球速率必相等两小球速率必相等 B. 两小球角速度必相等两小球角速度必相等 C. 两小球加速度必相等两小球加速度必相等 D. 两小球到转轴距离与其质量成反比两小球到转轴距离与其质量成反比 BD孝义市实验中学校孝义市实验中学校