向心力與向心加速度課件

1、第2節(jié) 向心力與向心加速度,,1.理解向心力的概念、公式、物理意義及研究圓周運動的方法。,2.了解變速圓周運動的概念及受力情況。,4.理解向心加速度的概念、公式及物理意義，能夠應用向心加速度分析問題、解決問題。,5.體會牛頓第二定律在圓周運動中的應用。,知識回顧：,力與運動的關系,當合外力方向與運動方向共線時，變速直線運動,當合外力為零時，靜止或勻速直線運動,當合外力方向與運動方向不共線時，曲線運動,做圓周運動的物體受力有什么特點？,

2、思考,2.合外力有何特點？,1.小球受哪幾個力的作用？,思考,自我動手小實驗,對小球分析，受到三個外力作用，即重力G、桌面支持力N和繩子的拉力F，合力就是繩子的拉力F，始終指向圓心。,一、向心力,定義:做勻速圓周運動的物體一定要受到一個始終指向圓心等效力的作用，這個力叫做向心力。,特點：始終指向圓心，總是與運動方向垂直,效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小,思考,向心力是不是等同于合外力呢？,,豎直方向上N＝G，故T 即為合力,F合

3、＝T,＝Fn,在勻速圓周運動中，合力提供向心力,輕繩栓一小球,在光滑水平面上做勻速圓周運動,思考,小球受到哪些力的作用？,向心力由什么力提供？,結論:向心力由重力G和彈力T的合力提供,o,,,,滾筒洗衣機中物體跟著滾筒勻速轉動,在勻速圓周運動中，合力提供向心力,向心力由什么力提供？,思考,理論分析：若物體做勻速圓周運動，其速度大小不變，方向時刻變化，則合外力必須始終指向圓心，完全提供向心力。若物體做非勻速圓周運動，其速度大小變化，

4、方向也時刻變化，則合外力必須有沿圓周切線方向的分力來改變速度大小，同時有沿徑向方向的分力充當向心力改變速度方向，故合外力不指向圓心，也不等同于向心力。,VA,,,F合,,,勻速圓周運動,VA,,,,F合,,,,非勻速圓周運動,向心力=合外力,Ft改變速度大小,Fn改變速度方向,F合即Fn只改變速度方向,不改變速度大小,向心力 合外力,可以由重力、彈力、摩擦力中的某一個力，或者是某幾個力的分力，或幾個力的合力所提供。,向心力是根

5、據(jù)效果命名的，故受力分析時向心力不存在。,向心力來源,說一說：,各圖情景中向心力是由誰提供的？,向心力大小,（1）體驗向心力的大小,猜想：向心力的大小可能與 有關,質量、,半徑、,角速度,,,用細繩連接的鋼球、木球各一個，拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運動。分別改變轉動的快慢、細繩的長短做幾次實驗。思考：向心力的大小與哪些因素有關？,（2）演示實驗：用向心力演示器演示,構造：變速塔輪，

6、長槽，短槽，彈簧測力套筒，標尺等。,控制變量法,①保持r、ω一定,②保持m、ω一定,③保持r、m一定,實驗表明：,結論：m越大，F(xiàn)向越大,結論：r越大，F(xiàn)向越大,結論：ω越大，F(xiàn)向越大,BCD,例1：關于向心力，下列說法正確的是（ ）A、物體只有受到向心力的作用才可能做圓周運動B、向心力是指向圓心方向的合力，是根據(jù)力的作用效果 命名的C、做勻速圓周運動的物體，受到的合外力完全充當向心 力D、向心力只改變物體運

7、動的方向，不可能改變物體運動 速度的大小,向心加速度,向心力公式: F向 = F合= mrω2,,根據(jù)牛頓第二定律: F合= ma,,由牛頓第二定律推導,大?。?方向：,始終指向圓心,物理意義：描述線速度方向變化的快慢,對于勻速圓周運動，合外力和向心加速度大小恒定，方向時刻變化。對于非勻速圓周運動，線速度大小變化，可知向心加速度大小也變化，但仍適用向心力和向心加速度公式，不過速度指的是瞬時速度。,vA,,,an,,,勻速圓周

8、運動,vA,,,,a,,,,非勻速圓周運動,,at,at描述速度大小改變快慢,an描述速度方向變化快慢,an描述速度方向變化的快慢,例2：上海在北緯31°，求上海所在處物體繞地軸做圓周運動的向心加速度是多大？（設地球半徑R=6400km，cos31°=0.86）,,,A,,O,,,,R,r,分析：首先應明確物體做勻速圓周運動；再確定圓周軌跡、圓心及半徑。,解：物體隨地球自轉的角速度ω =2π/T,O’,,,圓周半徑

9、r=R ? cos31°,∴a=rω2 = R ? cos31°?(2π/T) 2,代入數(shù)據(jù)可得a=2.9×10-2m/s2,1.一小球在豎直光滑的圓形軌道內做圓周運動，關于其所受到的向心力，下列說法中正確的是（ ）,A.一定指向圓心B.一定不指向圓心C.只有在軌道的最高點和最低點指向圓心D.以上說法都不正確,【解析】選A.根據(jù)向心力的定義,不管是勻速圓周運動,還是非勻速圓周運動,

10、向心力都一直指向圓心.故只有選項A正確.,A,2.物體做勻速圓周運動的條件是 ( 　)A.物體有一定的初速度，且受到一個始終和初速度方向垂直的恒力作用B.物體有一定的初速度，且受到一個大小不變，方向變化的力的作用C.物體有一定的初速度，且受到一個方向始終指向圓心的力的作用D.物體有一定的初速度，且受到一個大小不變方向始終跟速度方向垂直的力的作用,D,解析：設運動員的重心到單杠的距離為R，在最低點的最小速度為v，則有,3.質量為

11、60 kg的體操運動員做“單臂大回環(huán)”，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運動．此過程中，運動員到達最低點時手臂受的拉力至少約為(忽略空氣阻力，g＝10 m/s2)(　　)A．600 N　　　　　 B．2400 N C．3000 N D．3600 N,由以上二式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得F＝

12、3000 N.,對運動員：,C,,4.如視頻所示，在雙人花樣滑冰運動中，看到被男運動員拉著的女運動員離開地面在空中做圓錐擺運動的精彩場面，目測體重為G的女運動員做圓錐擺運動時和水平冰面的夾角約為300，重力加速度為g，問該女運動員受到的拉力及向心加速度？,即：,豎直方向上：,水平方向上：,即：,可得：,解析：女運動員做圓錐擺運動，對女運動員受力分析可知,5.如圖當圓筒高速旋轉時，滑塊可能在圓筒內壁上和接觸點保持相對靜止,（1）試分析滑