向心力1[1].ppt

向心力与向心加速度向心力与向心加速度地球公转地球围绕太阳转地球围绕太阳转 在什么条件下物体才会做圆周运动？在什么条件下物体才会做圆周运动？提问：什么是匀速圆周运动?“匀速”的含义是什么？讨论：那么物体所受的外力沿什么方向？加速度又怎样呢？匀速圆周运动是变加速变加速曲线运动变加速曲线运动运动状态改变一定受到外力一定存在加速度 1.1.是什么使小球维持在圆周轨道上运动？是什么使小球维持在圆周轨道上运动？2.2.如果突然松手和突然提起杯子如果突然松手和突然提起杯子,小球都从小球都从做圆周运动变成做直线运动做圆周运动变成做直线运动.为什么？为什么？轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。绳拉小球绳拉小球OGFNF小球受力分析：小球受力分析：OF FN N与与G G相抵消，所以合力为相抵消，所以合力为F F小球受力分析1OFFFVVVO小球受力分析：小球受力分析：做匀速圆周运动的物体，合外力指向圆心，与速度V垂直小球受力分析2一一.向心力向心力1 1定义：定义：定义：定义：2 2方向：方向：方向：方向：时刻指向圆心时刻指向圆心向心力是变力向心力是变力3 3效果：效果：效果：效果：不改变质点速度的大小，不改变质点速度的大小，只改变速度的方向；只改变速度的方向；使物使物体做圆周运动体做圆周运动.沿半径指向圆心，始终沿半径指向圆心，始终使物体维持在圆周轨道使物体维持在圆周轨道上运动的力叫做向心力。上运动的力叫做向心力。NGf请分析向心力的来源请分析向心力的来源请分析向心力的来源请分析向心力的来源GTF总结GNTGNNGT T向心力的特点向心力的特点它是按效果命名的力，时刻指向圆它是按效果命名的力，时刻指向圆心，是改变速度方向的力心，是改变速度方向的力1 1、它可以是某一个力它可以是某一个力,也可以是某些力也可以是某些力的合力的合力,也可以是某个力的分力也可以是某个力的分力.2、它不是除重力它不是除重力弹力弹力摩擦力外又摩擦力外又增加了的另一个增加了的另一个性质的性质的力力，对于匀速圆周运动，向心力对于匀速圆周运动，向心力一定是一定是受力分析后所求得的指向圆心的合受力分析后所求得的指向圆心的合力。力。(原创题)如图所示，转台上的人和物体一起随转台做匀速圆周运动，则下列关于人的受力情况说法正确的是()A受重力、支持力和向心力B受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C受重力、支持力、摩擦力和向心力D受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力答案：B解析：本题往往选AC，认为物体还受向心力，在本题中向心力由静摩擦力提供.实验实验体验圆周运动所需的向心力大体验圆周运动所需的向心力大小与哪些因素有关小与哪些因素有关感受向心力的大小与哪些因素有关？感受向心力的大小与哪些因素有关？圆周运动中运动的快慢是用什么物理量来圆周运动中运动的快慢是用什么物理量来表示的？我们比较容易观察和控制的是哪一种表示的？我们比较容易观察和控制的是哪一种表示其快慢的物理量？表示其快慢的物理量？影响向心力大小的因素很多，我们要说明影响向心力大小的因素很多，我们要说明向心力大小不同是某一因素造成的，而不是其向心力大小不同是某一因素造成的，而不是其他因素造成的，该采用是什么实验方法？他因素造成的，该采用是什么实验方法？控制变量控制变量实验实验33进一步探究所需向心力大小与进一步探究所需向心力大小与各相关因素的关系各相关因素的关系向心力大小向心力大小F Fn n与做与做圆周运动物体的质圆周运动物体的质量量m m大小的关系大小的关系向心力大小向心力大小F Fn n与圆与圆周运动的半径大小周运动的半径大小r r的关系的关系向心力大小向心力大小F Fn n与圆与圆周运动的快慢（线周运动的快慢（线速度速度v v、角速度、角速度）的关系）的关系向心力演示仪向心力演示仪实验过程m,一定一定r1=2r2 r,一定一定m1=2 m2m，r一定一定1=2/2F1=2F2F1=2F2F1=F2/4结论：结论：（1）m,一定时，一定时，（3）m,r一定时，一定时，FF（2）r,一定时，一定时，F即即：r m 2圆周运动所需要的向心力的大小：圆周运动所需要的向心力的大小：F=mr2F=mv2/r角速度一定时角速度一定时,向心力与半径成正比向心力与半径成正比线速度一定时线速度一定时,向心力与半径成反比向心力与半径成反比 还可以有哪些表达式还可以有哪些表达式?二、向心加速度二、向心加速度1 1、向向心心加加速速度度即即向向心心力力产产生生的的加加速速度度，只是描述线速度只是描述线速度方向变化方向变化的快慢。的快慢。大小：大小：a=F/m=?a=r2 a=v2/r方向：方向：与向心力方向一致，即总与向心力方向一致，即总指向圆心，指向圆心，向心加速度的方向是向心加速度的方向是不断变化的。不断变化的。2 2、匀速圆周运动的性质：匀速圆周运动的性质：加速度大加速度大小不变，方向时刻改变，是变加速小不变，方向时刻改变，是变加速曲线运动曲线运动是变加速运动是变加速运动是变加速运动是变加速运动(1)概念：线速度大小改变的圆周概念：线速度大小改变的圆周运动叫做变速圆周运动运动叫做变速圆周运动(2)受力特点：物体所受的合力受力特点：物体所受的合力F不指向圆心；将不指向圆心；将F分解为跟圆弧分解为跟圆弧相切的分力相切的分力Ft和指向圆心的分力和指向圆心的分力Fn,合外力沿半径方向的分力提合外力沿半径方向的分力提供向心力，产生向心加速度，只供向心力，产生向心加速度，只改变速度方向，不改变其大小，改变速度方向，不改变其大小，合力沿切线方向的分力产生切向合力沿切线方向的分力产生切向加速度，只改变速度大小，而不加速度，只改变速度大小，而不改变速度的方向改变速度的方向(3)仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动；同时具有向仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动；同时具有向心加速度和切向加速度的运动是变速圆周运动心加速度和切向加速度的运动是变速圆周运动(4)一般的曲线运动：轨迹既不是直线也不是圆周的曲线一般的曲线运动：轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动运动如图所示，一般曲线运动的每一小段都可以看作圆周运动的一部分，所以分析曲线运动某点的情况时，可以采用圆周运动的分析方法处理(南宫中学0910学年高一下学期期中)一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐增加选项图中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为下列选项中正确的是()课课 堂堂 小小 结结一、向心力：大小：方向：沿半径指向圆心。是变力。特点：F V,方向不断变化。来源：重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。或：或：F=m F=m v v2 2r rF=mrF=mr2 2二、向心加速度:大小:a=a=r2 或 a=a=方向:沿半径指向圆心，方向不断 变化，是变加速运动。物理意义:表示速度方向速度方向变化快慢的物理量。v2r二用矢量图表示速度变化量(1)作法：从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度矢量V1和V2，从初速度矢量Vl的末端作一个矢量V至末速度矢量V2的末端，所作的矢量V就等于速度的变化量 (2)直线运动中的速度变化量：V1V2 V图4甲图4乙V1V2 V (3)曲线运动中的速度变化量：AV1BV2V2V1V用画矢量图的方法来找出匀速圆周运动的加速度方向 设质点沿半径为r的圆做匀速圆周运动，某时刻位于A点，速度为VA，经过时间t后位于B点，速度为VB。3探究向心加速度的大小的表达式 组成的矢量三角形相似.用表表示示A A和和B B的的大大小小,表表示示弦弦AB AB 的长度的长度,则有则有问题：从公式 看，向心加速度与半径成反比；从公式 看，向心加速度与半径成正比这两个结论是否矛盾?(1)“轻绳”模型如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：能通过最高点的条件：当vv临界(当vv临界时绳、轨道对小球分别产生拉力、压力)时小球将做完整的圆周运动不能过最高点的条件：vv临界(实际上小球还没到最高点就脱离了轨道)(2)“轻杆”模型如图所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达最高点的临界速度v临界0.受力特点：av0时，小球受向上的支持力FNmg.1 1 关于向心力的说法中正确的是关于向心力的说法中正确的是()()A.A.物体受到合外力指向圆心时物体做匀速圆物体受到合外力指向圆心时物体做匀速圆周运动周运动B.B.向心力是指向圆心方向的合力，是根据力向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的的作用效果命名的C.C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一个力或某一个力的合力，也可以是其中某一个力或某一个力的分力力的分力D.D.向心力只改变物体运动的方向，不可能改向心力只改变物体运动的方向，不可能改变物体运动的快慢变物体运动的快慢ABCDABCD练习练习 2 2关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是（错误的是（）A A由由a a=可知，可知，a a与与r r成反比成反比 B B由由a a=可知，可知，a a与与r r成正比成正比 C C由由v v=r r 知，当知，当恒定时恒定时V V与与r r成正比成正比 D D由由=2=2n n 可知，可知，与与n n成正比成正比AB