向心力课件1.ppt

课时一基本概念和公式所受合外力所受合外力_零零【复习复习】什么是匀速圆周运动？什么是匀速圆周运动？“匀速匀速”的含义是什么？的含义是什么？匀速圆周运动是匀速圆周运动是_速速曲线运动曲线运动变变运动状态改变一定不等于一定不等于一定具有一定具有_。加速度加速度 那么物体所受的那么物体所受的合外力合外力有何特点？有何特点？加速度加速度又怎样呢？又怎样呢？1、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？为什么？2、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。3、做圆周运动的物体一定受力吗？思考：思考：做圆周运动的物体的受力有什么特点？受力的方向和大小如何确定？向心力1 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指向圆心向圆心的合外力，叫向心力。的合外力，叫向心力。4 4、效果：只改变效果：只改变v 的方向，不改变的方向，不改变v的大小。的大小。3 3、方向：始终沿半径指向圆心，方向时刻改方向：始终沿半径指向圆心，方向时刻改变，变，与与v 垂直垂直。2 2、符号：符号：Fn向心力是不是一种向心力是不是一种新的性质力？即向新的性质力？即向心力是不是与重力、心力是不是与重力、弹力、摩擦力一样弹力、摩擦力一样都是按照某种性质都是按照某种性质来命名的力？来命名的力？4 4、特点：、特点：变量变量，匀速圆周运动是，匀速圆周运动是变加速曲线变加速曲线说明1 1、向心力是按照效果命名的力，并不是一种新向心力是按照效果命名的力，并不是一种新的性质的力。的性质的力。F合合Fn2 2、向心力的、向心力的来源来源：物体所受的合外力提供了物物体所受的合外力提供了物体做匀速圆周运动所需的向心力体做匀速圆周运动所需的向心力。（可以是重可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力几个力的合力，还可以是某个力的分力）在匀速圆周运动中，合力充当向心力在匀速圆周运动中，合力充当向心力向心力的大小Fn=m v2rFn=m r2F合合man向心力大小与向心力大小与多个物理量有多个物理量有关，在分析向关，在分析向心力与某一物心力与某一物理量的关系时，理量的关系时，要注意什么？要注意什么？当当m、v不变时，不变时，Fn与与r成反比；成反比；当当m、r不变时，不变时，Fn与与v成正比。成正比。当当m、不变时，不变时，Fn与与r成正比；当成正比；当m、r不变时，不变时，Fn与与成正比。成正比。能否利用实能否利用实验粗略地验验粗略地验证向心力的证向心力的表达式？表达式？F合合Fnan=v2r小球受到哪些力的作小球受到哪些力的作用？用？向心力由什么力提向心力由什么力提供？供？rOGF合F结论结论:向心力由拉力向心力由拉力F和重力和重力G的的合力提供合力提供问题问题2：思考：思考：向心力的大小与向心力的大小与哪些因素有关？哪些因素有关？实实验：验：用用圆圆锥锥摆摆粗粗略略验验证证向向心心力力的的表表达达式式1、实验的基本原理？、实验的基本原理？从运动的角度求得从运动的角度求得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、画有同心圆的钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平、秒表、直尺白纸、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合合mg tan小球所需小球所需向心力向心力Fn=m v2rm？r？v？m、r、转转n圈数所用时间圈数所用时间t、h注意事项rOOlh1、h 并不等于纸面距并不等于纸面距悬点的高度悬点的高度2、小球与纸面不能接小球与纸面不能接触触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实验数据记录实实验验次次数数运动角度求向心力运动角度求向心力Fn受力角度求合力受力角度求合力F合合半径半径r/m转转_圈圈时间时间t/s线速度线速度v/ms-1向心力向心力Fn/N高度高度h/m正切值正切值tan合力合力F合合/N12345小结3 3、向心力的大小向心力的大小2 2、向心力的作用效果：改变速度的方向向心力的作用效果：改变速度的方向1 1、向心力的方向：指向圆心向心力的方向：指向圆心4 4、向心力的来源向心力的来源Fn=m v2rFn=m r2Fn=m r 42T 2在匀速圆周运动中，合力充当向心力在匀速圆周运动中，合力充当向心力质量速度角速度运动半径向心力大小及计算 探究向心力的大小：向心演示仪探究向心力的大小：向心演示仪1 1、提出问题：、提出问题：向心力的大小与哪些因素有关？向心力的大小与哪些因素有关？2 2、猜想假设猜想假设：FnFn与与m m、r r、有关有关3 3、设计实验设计实验：4 4、进行实验进行实验：控制变量法控制变量法保持保持r r、m m一定一定FnFn与与的关系的关系保持保持m m、一定一定FnFn与与r r的关系的关系保持保持r r、一定一定FnFn与与m m的关系的关系5 5、得出结论得出结论：保持保持r r、m m一定一定Fn 2保持保持m m、一定一定Fn r保持保持r r、一定一定Fn m Fn km2r向心力演示器向心力演示器弹簧测力套筒弹簧测力套筒转动手柄转动手柄长槽短槽小球小球三层变速塔轮三层变速塔轮标尺标尺挡板挡板弹簧测力套筒弹簧测力套筒作业作业1、课时学案2、随堂训练课时二课时二 匀速圆周运动总结匀速圆周运动总结 几种典型题型几种典型题型匀速圆周运动总结匀速圆周运动总结1.定义：定义：物体沿圆周运动，线速度大小处处相等物体沿圆周运动，线速度大小处处相等2.特点：特点：角速度角速度w、周期、周期T、转速、转速n恒定不变恒定不变v、Fn、an 大小不变，方向时刻改变大小不变，方向时刻改变（变量变量）3.性质：性质：变加速曲线变加速曲线运动运动 或或非匀变速曲线非匀变速曲线4.条件：条件：F合合大小不变、方向始终与大小不变、方向始终与V垂直、指向圆心垂直、指向圆心5.所有公式：所有公式：7.7.解题方法和步骤解题方法和步骤明确研究对象明确研究对象明确明确轨迹、圆心位置、半径轨迹、圆心位置、半径求出求出F合合或或Fn用牛二定律和圆周运动的运动学公式解题用牛二定律和圆周运动的运动学公式解题求解、分析求解、分析在匀速圆周运动中，合力充当向心力在匀速圆周运动中，合力充当向心力6 6、向心力的来源向心力的来源几个典型的圆周运动几个典型的圆周运动1.万有引力提供向心力万有引力提供向心力2.弹力提供向心力弹力提供向心力3.摩擦力提供向心力摩擦力提供向心力4.合外力提供向心力合外力提供向心力OF引引F合合F引引 Fn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1.万有引力提供向心力这些物体为什么会做圆周运动？这些物体为什么会做圆周运动？O2.弹力提供向心力GFNF竖直方向上竖直方向上FNG，故故F 即为合力即为合力F合合FFn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A AB B导学导学导学导学P27-7 P27-7 F FA AB BF FA AF FB BA A球向心力来源？球向心力来源？球向心力来源？球向心力来源？B B球向心力来源？球向心力来源？球向心力来源？球向心力来源？轻杆对轻杆对轻杆对轻杆对A A球的拉力球的拉力球的拉力球的拉力B B球两端轻杆对球两端轻杆对球两端轻杆对球两端轻杆对B B球的拉力球的拉力球的拉力球的拉力A A、B B两球具有相同的物理量是什么？两球具有相同的物理量是什么？两球具有相同的物理量是什么？两球具有相同的物理量是什么？角速度角速度角速度角速度GFfFN练习练习2O3.摩擦力提供向心力mgFN物体相对转盘静止，物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动随盘做匀速圆周运动rF静静竖直方向：竖直方向：FNmg水平方向：水平方向：F合合=F静静=m2rF静静vABFa回顾：回顾：A、B一起向左加一起向左加速，分析速，分析A的受力情况。的受力情况。F静静v谁充当向谁充当向心力？心力？静摩擦力静摩擦力指向圆心指向圆心飞机在水平面内盘旋飞机在水平面内盘旋4.合外力提供向心力OmOlm竖直方向：竖直方向：FT cosmg水平方向：水平方向：F合合=m2l sin竖直方向：竖直方向：F升升 cosmg水平方向：水平方向：F合合=m2rOrFTmgF合合mgF合合F升升质量为质量为m的球用长为的球用长为L的细绳悬于天花板的的细绳悬于天花板的O点，点，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直线成线成角，则以下正确的是角，则以下正确的是()A.摆球受重力、拉力和向心力的作用摆球受重力、拉力和向心力的作用B.摆球只受重力、拉力的作用摆球只受重力、拉力的作用C.摆球做匀速圆周运动的向心力为摆球做匀速圆周运动的向心力为mg tg D.摆球做匀速圆周运动的周期为摆球做匀速圆周运动的周期为B C D练习一：练习一：练习一F合=mgtgnF向=mr2=mr(2/T)2r=L sin 小球在水平面内做匀速圆周运动，其合力必沿水平方小球在水平面内做匀速圆周运动，其合力必沿水平方向指向圆心，大小应等于小球做匀速圆周运动所需的向指向圆心，大小应等于小球做匀速圆周运动所需的向心力。即绳的拉力向心力。即绳的拉力F与重力的合力沿水平方向，由与重力的合力沿水平方向，由平行四边形定则可得平行四边形定则可得GF1F合r由由F向=F合，联立上述各式可得联立上述各式可得练习一解答4.合外力提供向心力OORmm竖直方向：竖直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合=m2rOr竖直方向：竖直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合=m2 R sinmgFNF合合mgFNF合合F F导学导学导学导学P8-8P8-8结论：结论：结论：结论：角速度增大时，摩擦力不变，弹力增大角速度增大时，摩擦力不变，弹力增大角速度增大时，摩擦力不变，弹力增大角速度增大时，摩擦力不变，弹力增大课时三 变速圆周运动OO思考FnFtF合合vFnFtvF合合速度速度增大增大的圆的圆周运周运动动变速圆周运动速度速度减小减小的圆的圆周运周运动动匀速圆周运动所受的合力充当向心力，方向始终匀速圆周运动所受的合力充当向心力，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？力不指向圆心，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，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。物体做变速圆周运动。切向力切向力Ft ：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，改变速度的方向产生向心加速度，改变速度的方向分析向心力来源的思路3 3、进行受力分析，分析指向圆心方向的进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力合力即向心力2 2、确定圆周运动所在的平面，明确圆周确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置运动的轨迹、半径及圆心位置1 1、明确研究对象明确研究对象一般曲线运动运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般曲线运动。以称为一般曲线运动。r1r2一般曲线运动一般曲线运动各个地方的弯各个地方的弯曲程度不一样，曲程度不一样，如何研究？如何研究？把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都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。这些圆弧的弯曲程度不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。运动的分析方法进行处理。赢在赢在4545分钟分钟练课后拓展练课后拓展