向心力精品讲稿.ppt

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1、关于向心力精品第一页，讲稿共三十二页哦OFNFO思考：思考：物体为什么能做圆周运动而不沿圆周飞出去？受到力的作用，产生一个始终指向圆心的向心加速度，使物体速度受到力的作用，产生一个始终指向圆心的向心加速度，使物体速度方向随时变化。方向随时变化。向心加速度由什么力产生？根据牛顿第二定律，是指向圆心的合外力提供的。根据牛顿第二定律，是指向圆心的合外力提供的。G第二页，讲稿共三十二页哦OOlmTmgF合合一、向心力（1）定义：）定义：做匀速圆周运动的物体，合外力总是做匀速圆周运动的物体，合外力总是指向圆心指向圆心，这个力叫，这个力叫做做向心力（用向心力（用Fn表示）。表示）。（2）向心力来源：）向心

2、力来源：mOrmgNF合合mgNrf静静注意：注意：做匀速圆周运动物体的向心力是由合力提供，命名为向心力，是按效果命名的，受做匀速圆周运动物体的向心力是由合力提供，命名为向心力，是按效果命名的，受力分析时，并不存在这个力，因此受力分析时，不能说受到向心力。力分析时，并不存在这个力，因此受力分析时，不能说受到向心力。超链接超链接第三页，讲稿共三十二页哦（3）大）大 小：小：（4）方）方 向：向：始终指向圆心（时刻变化）始终指向圆心（时刻变化）（5）作用效果：）作用效果：只改变速度方向，不改变速度大小。只改变速度方向，不改变速度大小。二、匀速圆周运动与变速圆周运动OO匀速圆周运动匀速圆周运动变速圆

3、周运动变速圆周运动向心加速度只改变速度方向，不改变速度向心加速度只改变速度方向，不改变速度大小，所以做匀速圆周运动大小，所以做匀速圆周运动切向加速度不改变速度方向，只改变速度切向加速度不改变速度方向，只改变速度大小，所以做变速圆周运动大小，所以做变速圆周运动第四页，讲稿共三十二页哦三、所需向心力和提供向心力区别OOlmTmgF合合mgNrf静静第五页，讲稿共三十二页哦运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动一般曲线运动。r1r2一般曲线运动各个地一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样，方的弯曲程度不一样，如何研究？如何研究？把一般曲线分割为

4、许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧。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。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。四、一般曲线运动第六页，讲稿共三十二页哦练习题练习题1:质量为质量为m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，与竖直方向成向成角，求小球做匀速圆周运动的角速度角，求小球做匀速圆周运动的角速度.OOmgTF小球受力：小球受力：解：解：L小球做圆周运动的半径小球做圆周运动的半径由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：即：即：R第七页，讲稿共三十二页哦例例1 1：如图，质量为：如图，质量为m m的小物体在水平转台上随转的小物体在

5、水平转台上随转台以周期台以周期T T作匀速圆周运动，物体到转轴的距离为作匀速圆周运动，物体到转轴的距离为d d、物体与转台摩擦因素为、物体与转台摩擦因素为，求：，求：1 1）物体所需要的向心力？）物体所需要的向心力？2 2）物体所受到的转台对它的支持力？摩擦力）物体所受到的转台对它的支持力？摩擦力？3 3）为使物体保持距离）为使物体保持距离d d随转台一起转动，转台转动的角速随转台一起转动，转台转动的角速度应满足什么条件？度应满足什么条件？第八页，讲稿共三十二页哦拓展：如图所示、有一质量为拓展：如图所示、有一质量为m m的小球在光滑的半球的小球在光滑的半球碗内做匀速圆周运动，轨道平在水平面内，

6、已知小球与碗内做匀速圆周运动，轨道平在水平面内，已知小球与半球形碗的球心的连线跟竖直方向的夹角为半球形碗的球心的连线跟竖直方向的夹角为，半球，半球形碗的半径为，求小球做匀速圆周运动的速度及碗壁对小形碗的半径为，求小球做匀速圆周运动的速度及碗壁对小球的弹力。球的弹力。NmgF合合第九页，讲稿共三十二页哦2、如图所示，将一单摆拉到摆线呈水平位置、如图所示，将一单摆拉到摆线呈水平位置后由静止释放，在后由静止释放，在P点有钉子阻止点有钉子阻止OP部分的部分的细线移动，当单摆运动到此位置受阻时细线移动，当单摆运动到此位置受阻时A摆球的线速度突然增大摆球的线速度突然增大 B摆球的角速度突然增大摆球的角速度

7、突然增大C摆球的向心加速度突然增大摆球的向心加速度突然增大 D摆线的张力突然增大摆线的张力突然增大BCD第十页，讲稿共三十二页哦3 3、如图，半径为、如图，半径为r r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡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皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？解析：解析：小橡皮受力分析如图。小橡皮受力分析如图。小橡皮恰不下落时，有：Ff=mg其中：Ff=FN而由向心力公式：FN=m2r解以上各式得：GFfFN第十一页，讲稿共三十二页哦第十二页，讲稿共三十二页

8、哦返回返回第十三页，讲稿共三十二页哦回回顾顾O第十四页，讲稿共三十二页哦做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个加速做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个加速做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个加速做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个加速度称为度称为度称为度称为向心加速度向心加速度向心加速度向心加速度 an方向始终指向圆心an 哪来的？哪来的？即即an 是如何是如何产生的？产生的？根据牛顿第二定律可知物体一定受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。第十五页，讲稿共三十二页哦向心力1 1、定义：做匀速圆周运动的物体所受到的定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心指向圆心的的合力合力

9、，即产生向心加速度的力，即产生向心加速度的力叫向心力。叫向心力。3 3、方向：始终指向圆心方向：始终指向圆心(与与v 垂直或与半径垂直或与半径垂直垂直););是变力是变力 2 2、符号：符号：Fn第十六页，讲稿共三十二页哦感受向心力【提出问题】向心力大小与哪些因素有关？【猜想与假设】运动物体运动物体的质量的质量转动快慢转动快慢转动半径转动半径？第十七页，讲稿共三十二页哦向心力的大小Fn=m v2rFn=m2rF合合man能否利用实验粗能否利用实验粗略地验证向心力略地验证向心力的表达式的表达式？F合合Fnan=v2r第十八页，讲稿共三十二页哦方法方法:控制变量法控制变量法(F与与m,r,)1.F

10、1.F与与m m的关系的关系保持保持r、一定一定保持保持mm、一定一定2.F与的关系保持保持m、r一定一定3.F与r的关系m大，F也大大，F也大r大，F也大用向心力实验验证第十九页，讲稿共三十二页哦用圆锥摆粗略验证1、实验的基本原理？、实验的基本原理？从运动学的角度求得Fn；从受力的角度求得F合；将Fn 和F合 进行比较2、实验需要的器材？、实验需要的器材？钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平、秒表、直尺rOOlhFTGF合合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mgtan小球所需向心力Fn=m v2rm、r、转n圈所用时间t、h第二十页，讲稿共三十二

11、页哦注意事项rOOlh1、h 并不等于纸面距悬并不等于纸面距悬点的高度点的高度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做的是匀速圆周运动、启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动第二十一页，讲稿共三十二页哦向心力的效果定义定义：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向圆指向圆心心的的合力合力，即产生向心加速度的力叫向心力。，即产生向心加速度的力叫向心力。效果：效果：只改变只改变v 的的方向方向，不改变，不改变v的的大小大小。向心力是不是一种新向心力是不是一种新的性质力？即向心力的性质力？即向心力是不是与重力、弹力

12、、是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照摩擦力一样都是按照某种性质来命名的力某种性质来命名的力？因为在运动方向上因为在运动方向上所受的合外力为所受的合外力为0,这这个方向上的加速度也个方向上的加速度也为为0,所以速度大小不所以速度大小不变变,只改变速度方向。只改变速度方向。第二十二页，讲稿共三十二页哦向心力不是物体额外受到的一个力，物体做匀速圆周运动的向心力不是物体额外受到的一个力，物体做匀速圆周运动的向心力是由受到的向心力是由受到的合外力合外力合外力合外力提供的提供的（可以是重力、弹力、摩擦（可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质力的合力）力等各种性质力的合力）向心力是效果力效果力说明第二十三页

13、，讲稿共三十二页哦分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg第二十四页，讲稿共三十二页哦TGF合合第二十五页，讲稿共三十二页哦飞机在水平面内盘旋飞机在水平面内盘旋几几种种常常见见的的圆圆周周运运动动OmOlmOrTmgF合合mgF合合F升升第二十六页，讲稿共三十二页哦几种常见的圆周运动OORmmOrmgNF合合mgNF合合第二十七页，讲稿共三十二页哦GNF合合第二十八页，讲稿共三十二页哦O几种常见的圆周运动mgN物体相对转盘静止，随物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动盘做匀速圆周运动rf静静f静静vABFa回顾：回顾：A、B一起向左加速，一起向左加速，

14、分析分析A的受力情况。的受力情况。f静静v谁提供向谁提供向心力？心力？静摩擦力静摩擦力指向圆心指向圆心第二十九页，讲稿共三十二页哦OO思考FnFtF合合vFnFtvF合合速度增大的圆周运动变速圆周运动速度减小的圆周运动匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？圆心，还能做匀速圆周运动吗？当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。变速圆周运动。切向力切向力Ft

15、：垂直半径方向的合力：垂直半径方向的合力向心力向心力Fn：沿着半径（或指向圆心）的合力：沿着半径（或指向圆心）的合力产生切向加速度，改变速度的大小产生向心加速度，改变速度的方向第三十页，讲稿共三十二页哦可以从可以从向心加速度和切向心加速度和切向加速度的角度向加速度的角度来理来理解匀速圆周运动和变解匀速圆周运动和变速圆周运动。速圆周运动。仅有向心加速度的运动仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动是匀速圆周运动，同，同时具有时具有向心加速度和向心加速度和切向加速度切向加速度的圆周运的圆周运动是变速圆周运动。动是变速圆周运动。变速圆周运动变速圆周运动 FTG第三十一页，讲稿共三十二页哦匀匀速圆周运动速圆周运动GGN NF F变变速圆周运动速圆周运动合力合力全部全部 提提供向心力供向心力合力合力部分部分 提提供向心力供向心力OFnFtF合合v第三十二页，讲稿共三十二页哦