《向心力》ppt课件.pptx

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1、1. 知道知道匀速圆周运动是匀速圆周运动是变速运动，具有变速运动，具有指向圆心的加速度指向圆心的加速度向心加速度向心加速度。2. 知道知道向心加速度的向心加速度的表达式，能表达式，能根据问题情景选择合适的向根据问题情景选择合适的向心加速度的心加速度的表达式，并表达式，并会用来进行简单的计算。会用来进行简单的计算。3. 会会用矢量图表示速度变化量与速度之间的用矢量图表示速度变化量与速度之间的关系，理解关系，理解加速加速度与速度、速度变化量的区别。度与速度、速度变化量的区别。4. 体会体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。5. 知道知道变速圆周运动的向心加

2、速度的方向和加速度的公式。变速圆周运动的向心加速度的方向和加速度的公式。 前一节我们从速度与力的关系出发，得到了物体做圆周运动前一节我们从速度与力的关系出发，得到了物体做圆周运动会有向心加速度，并得到了向心加速度的计算公式，根据牛顿第会有向心加速度，并得到了向心加速度的计算公式，根据牛顿第二定律可知，物体有向心加速度，肯定会有一个产生向心加速度二定律可知，物体有向心加速度，肯定会有一个产生向心加速度的力，那么这个力就是向心力，接着讨论物体向心力的来源问题。的力，那么这个力就是向心力，接着讨论物体向心力的来源问题。 首先我们通过做实验，让同学感受到向心力的存在，然后利首先我们通过做实验，让同学感

3、受到向心力的存在，然后利用向心加速度的表达式和牛顿第二定律得到向心力的计算公式，用向心加速度的表达式和牛顿第二定律得到向心力的计算公式，最后，分析各种情况下，物体做圆周运动向心力的来源。最后，分析各种情况下，物体做圆周运动向心力的来源。1 1、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？为、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？为什么？什么？2 2、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点？、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。写出向心加速度的公式。3.3.做匀速圆周运动的物体受力有什么特点做匀速圆周运动的物体受力有什么特点？受？受力力的方向和大小如何确定？的方向和大小如何确定？

4、 做做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个加速度加速度称为称为向心加速度向心加速度 an。an 哪来的？即哪来的？即an 是如何产生的？是如何产生的？根据牛顿第二定根据牛顿第二定律可知物体一定律可知物体一定受到了指向圆心受到了指向圆心的合力，这个的合力，这个合合力力叫做向心力。叫做向心力。方向方向始终指始终指向圆心向圆心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向圆心指向圆心的的合力合力，叫向心力。叫向心力。 4. 效果效果：只只改变改变 v 的方向，不的方向，不改变改变 v 的的大小。大小。3. 方向方向：始终指向始终指

5、向圆心圆心 ( 与与 v 垂直垂直 )，是是变变力。力。2. 符号符号：FnvvvOFnFnFnF合合manF合合Fnv2r5. 大小：大小：Fn = m2rv2rvvvOFnFnFn 向心力向心力是不是一种新的性质力？即向心力是不是一种新的性质力？即向心力是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照某是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照某种性质来命名的力？种性质来命名的力？OF引引F合合F引引 Fn向心力来源向心力来源分析分析OmgFNFfFn FfFTGF合合向心力来源向心力来源分析分析OmgFNFnFN+ mgFnF合合1. 向心力向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到是按照效果命名的

6、力，并不是物体额外受到的一个力；受力分析时的一个力；受力分析时, 不能多出一个向心力。不能多出一个向心力。F合合Fn2. 向心力向心力的的来源来源：物体所受的：物体所受的合力提供合力提供了物体做匀速了物体做匀速圆周运动圆周运动所需的向心力所需的向心力。（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）FNmgF静静几种常见的匀速圆周运动受力分析几种常见的匀速圆周运动受力分析rmgF静静OFN滚滚筒筒转转盘盘OOFTmgF合合圆圆锥锥摆摆几种常见的匀速圆周运动受力分析几种常见的匀速圆周运动受力分析OrmgFNF合合圆圆台台筒筒例例1. 小球小球做圆锥摆

7、时，细绳做圆锥摆时，细绳长长 L，与竖直方向，与竖直方向成成 角角，求小球做匀速圆周运动的求小球做匀速圆周运动的角速度角速度 。OOmgFTFL小球做圆周运动的小球做圆周运动的半径半径 R = Lsin R解解：小球的向心力小球的向心力由由 FT 和和 G 的的合力提供合力提供cosgL 即即 ：mgtan = m2Lsin F向向 = m2RF向向 = F = mgtan 例例2. 如如图，半径图，半径为为 r 的的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮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块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为为 ，现要，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速

8、度至少多大？使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？解：解：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：小橡皮恰不下落时，有：Ff = mg其中：其中：Ff = FN而由向心力公式：而由向心力公式：FN = m2r解以上各式得：解以上各式得：GFfFNgr 用用圆锥摆粗略圆锥摆粗略验证向心力的表达式验证向心力的表达式1. 1. 实验实验的基本原理？的基本原理？2. 2. 实验实验需要的器材？需要的器材？rOOlhFTGF合合3. 3. 实验实验需要测量的数据有哪些？如何测量？需要测量的数据有哪些？如何测量？F合合mgtan 从运动学的角度从运动学的角度求得求得 Fn 从从受力

9、的角度受力的角度求得求得 F合合 将将 Fn 和和 F合合 进行比较进行比较钢球、细线、画有同心圆的白纸、钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平、秒表、直尺天平、秒表、直尺m、r、h、转、转 n 圈圈所用所用时间时间 t小球所需小球所需向向心力：心力：v2rrOOlh1. h 并不等于纸面距悬点并不等于纸面距悬点的的高度。高度。2. 小球小球与纸面不能与纸面不能接触。接触。3. 测测 t 时时不能太不能太久。久。4. 启动启动小球时应确保小球小球时应确保小球做的是做的是匀速圆周运动。匀速圆周运动。FO链球的运动链球的运动OvOFnFtF合合vF合合变速圆周运动所受的合力不指向圆心变速圆周运动所受的

10、合力不指向圆心F合合提供提供向心力向心力 一一个分力提个分力提供向心力供向心力切向力切向力Ft ：垂直半径方向的分力：垂直半径方向的分力向心力向心力Fn ：指向圆心的分力：指向圆心的分力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，方向始终指向圆心圆心产生向心加速度，改变速度方向产生向心加速度，改变速度方向产生切向加速度，改变速度大小产生切向加速度，改变速度大小把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以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，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明看作一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率

11、半径。在注意到这点区别之后，分它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。r1r23. 向心力向心力的大小的大小2. 向心力向心力的作用效果：的作用效果：1. 向心力向心力的方向：的方向：4. 变速变速圆周运动中的合力并非向心力圆周运动中的合力并非向心力指向圆心指向圆心改变速度的方向改变速度的方向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2nvFmr 2nFmr 2n24FmrT 1. 下列下列关于做匀

12、速圆周运动的物体所受的向心力关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法的说法中，正确的是（中，正确的是（ ） A. 物体物体除受到其他的力外还要受到一个向心力除受到其他的力外还要受到一个向心力 B. 物体物体所受的合外力提供向心力所受的合外力提供向心力 C. 向心力向心力是一个恒力是一个恒力 D. 向心力向心力的大小一直在变化的大小一直在变化B2. 做做匀速圆周运动的物体，其加速度的匀速圆周运动的物体，其加速度的数值必定数值必定 ( ) A. 跟其角速度的平方成正比跟其角速度的平方成正比 B. 跟跟其线速度的平方成正比其线速度的平方成正比 C. 跟跟其运动的半径成反比其运动的半径成反比 D.

13、跟跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比其运动的线速度和角速度的乘积成正比D3. 甲甲乙两物体都做乙两物体都做匀速圆周运动，其匀速圆周运动，其质量之比质量之比为为 1 2，转动转动半径之比半径之比为为 1 2，在，在相同时间内甲转相同时间内甲转过过 4 周周，乙，乙转转过过 3 周周。则它们的向心力之比。则它们的向心力之比为为 ( ) A. 1 4 B. 2 3 C. 4 9 D. 9 16C4. 一一个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周运圆周运动动，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中正确中正确的的是是 ( ) A. 一定一定指向圆心指向圆心 B. 一定一定不指向圆心不指向圆心 C. 只有只有在最高点和最低点时指向圆心在最高点和最低点时指向圆心 D. 不能不能确定是否指向圆心确定是否指向圆心Cv5. 在在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小球小球用用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法正确正确的是的是 ( ) A. 两两小球速率必相等小球速率必相等 B. 两两小球角速度必相等小球角速度必相等 C. 两两小球加速度必相等小球加速度必相等 D. 两两小球到转轴距离与其质量成反比小球到转轴距离与其质量成反比 BD