1-2、向心力.ppt
【思考思考1 1】小球为什么能绕中心近似做小球为什么能绕中心近似做匀速圆周运动呢？匀速圆周运动呢？感受向心力感受向心力 通过自做器材感受向心力通过自做器材感受向心力F F的大小与的大小与哪些因素有哪些因素有关关 小球能绕中心做匀速圆周运动，是小球能绕中心做匀速圆周运动，是因为绳对小球始终有一个拉力因为绳对小球始终有一个拉力F F，此，此拉力不断改变小球的运动方向而做匀拉力不断改变小球的运动方向而做匀速圆周运动。速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的拉力使小球做匀速圆周运动的拉力F F，其方向虽然不断变化，但总是指向圆其方向虽然不断变化，但总是指向圆心，所以叫做向心力。心，所以叫做向心力。一、向心力一、向心力1 1、影响向心力大小的因素、影响向心力大小的因素 物体的质量物体的质量 运动的快慢运动的快慢 轨道的半径轨道的半径 控控制制变变量量法法控制控制，一定，改变一定，改变m；控制控制，一定，改变一定，改变r；控制控制，一定，改变一定，改变；随随 ,F 。随随 r ,F 。随随 ,F 。研究研究F F与与 m m、r r、的关系。的关系。实验与探究实验与探究推导推导匀速圆周运动向心力的大小不变匀速圆周运动向心力的大小不变,方向变化方向变化.公式也适用于非匀速圆周运动，指瞬公式也适用于非匀速圆周运动，指瞬时速度时速度 【结论结论】最终实验表明，向心力最终实验表明，向心力的大小跟、的大小跟、都有关系，其关都有关系，其关系为：系为：2 2、向心力的大小、向心力的大小3 3、向心力是一种效果力、向心力是一种效果力 向心力是根据其方向总是指向圆向心力是根据其方向总是指向圆心这一效果来命名的。所有做匀速圆心这一效果来命名的。所有做匀速圆周运动的物体，都必须受到向心力的周运动的物体，都必须受到向心力的作用，向心力效果不改变线速度大小，作用，向心力效果不改变线速度大小，只改变速度方向。只改变速度方向。4.4.向心力的来源向心力的来源它可以是某种性质的一个力，也可以它可以是某种性质的一个力，也可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力心的合外力二、向心加速度二、向心加速度由牛顿第二运动定律和向心力公式由牛顿第二运动定律和向心力公式得：得：讨论与交流讨论与交流1 1从公式从公式 ，好象，好象 与与 成正比，成正比，从公式从公式 ，好象，好象 与与 成反比。成反比。与与 到底是成正比还是成反比？到底是成正比还是成反比？【例题【例题1 1】火车转弯问题分析火车转弯问题分析原原 理理 分分 析析三、生活中的向心力三、生活中的向心力注意：注意：向心力和向心加速度的公式也适用向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动！在变速圆周运动中，公于变速圆周运动！在变速圆周运动中，公式中的式中的v v、等物理量应取瞬时值！等物理量应取瞬时值！思考：思考：当汽车的速度不断增大时，会当汽车的速度不断增大时，会有什么现象？有什么现象？【例题例题2 2】汽车过拱桥问题分析汽车过拱桥问题分析1 1【例题例题3 3】汽车过拱桥问题分析汽车过拱桥问题分析2 2【例题例题4 4】在细绳的下端在细绳的下端拴一个小球，绳的上端拴一个小球，绳的上端固定固定,使小球在水平面内使小球在水平面内做圆周运动，细绳沿圆做圆周运动，细绳沿圆锥面旋转，这样就成了锥面旋转，这样就成了一个圆锥摆一个圆锥摆.增大小球绕增大小球绕圆心圆心O O的角速度的角速度，细绳细绳与竖直方向的夹角与竖直方向的夹角将将随着增大随着增大.为什么会发生为什么会发生这种现象呢？这种现象呢？设小球的质量为设小球的质量为m m，细细绳长为绳长为L L，小球沿半径为，小球沿半径为r r的的圆周运动圆周运动.小球受两个力的小球受两个力的作用，即重力作用，即重力G Gmgmg和绳的和绳的拉力拉力F F1 1，这两个力的合力这两个力的合力F F就是使小球做匀速圆周运动就是使小球做匀速圆周运动的向心力的向心力.由图可知由图可知 F FGtanGtanmgtanmgtan，由向心力公式由向心力公式F Fmrmr2 2 可得：可得：mgtanmgtanmrmr2 2由图可知，由图可知，r rL Lsinsin，代入，代入 mgtanmgtanmrmr2 2得：得：gtangtanL L2 2sinsin由此可得由此可得与与的关系的关系 由上式看出，由上式看出，越大越大coscos越越小，角小，角越大越大.的变化范围的变化范围是是0 02 2 【例例题题5 5】在在火火车车转转弯弯的的地地方方铺铺设设铁铁路路时时，总总是是使使外外轨轨适适当当高高一一些些，并并规规定定火火车车在在弯弯道道上上行行驶驶的的速速率率，目目的的是是为为了了给给火火车车转转弯弯时时提提供供向向心心力力，减减小小铁铁轨轨与与车车轮轮间间的的磨磨损损，安安全全行行车车等等。今今设设铁铁路路转转弯弯处处圆圆弧弧的的半半径径是是500500米米，两两轨轨间间距距离离d=1.435d=1.435米米，规规定定火火车车通通过过这这里里的的速速率率是是5454千千米米/时时，计计算算内内外外轨轨的高度差。的高度差。【解解】设设外外轨轨比比内内轨轨高高 h h 时时，N N与与G G的的合合力力刚刚好好等等于于火火车车转转弯弯时时所所需需的的向向心心力力。因因由上三式解得由上三式解得 GNF合合F F合合=F=F向向即即而而【今日作业今日作业】“课本课本”P37L1-5其中第其中第4、5两题做在作业本上两题做在作业本上
