第二节_向心力(1).ppt

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1、第第二二节节向向心心力力第二章第二章 圆周运动圆周运动复复 习习 提提 问问 v什么是匀速圆周运动什么是匀速圆周运动?v“匀速匀速”的含义是什么的含义是什么？那么做那么做匀速圆周运动匀速圆周运动物体所受的物体所受的外力外力有何特点？有何特点？加速度加速度又怎样呢？又怎样呢？匀速圆周运动是匀速圆周运动是变速变速曲线运动曲线运动变速曲线运动变速曲线运动运动状态改变运动状态改变合外力一定不为零合外力一定不为零一定存在一定存在加速度加速度观察：做圆周运动的物体有什么特点观察：做圆周运动的物体有什么特点飞机拐弯飞机拐弯花样溜冰花样溜冰链球运动链球运动小球受小球受哪些力？合外力有何特点？哪些力？合外力有何

2、特点？想一想一想想轻绳栓一小球轻绳栓一小球,在光滑水平面在光滑水平面做匀速圆周运动。做匀速圆周运动。看一看看一看一、认识向心力一、认识向心力GFNF小球受力分析：小球受力分析：OFN与与G相抵消，所以合力为相抵消，所以合力为F分析：分析：绳子对球有指绳子对球有指向圆心的力向圆心的力合力合力OFFFVVVO 小球受力分析：小球受力分析：结论：结论：做匀速圆运动的小球做匀速圆运动的小球，合外力指向圆心，合外力指向圆心，与速度与速度v垂直垂直2 2、向心力的方向：、向心力的方向：3 3、向心力的来源：、向心力的来源：向心力不是一种特殊的力，它向心力不是一种特殊的力，它可能是可能是重力重力或或弹力弹力

3、或或摩擦力摩擦力，或者是或者是某个力的某个力的分力分力，还可能是还可能是它们的它们的合力合力。沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向1 1、向心力定义：、向心力定义：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合外力合外力，叫向心力向心力。方向方向时刻时刻发生发生变化变化，是变力变力。向心力是根据力的作用向心力是根据力的作用效果效果来命名的，受力来命名的，受力分析时分析时不要不要把向心力当作一个把向心力当作一个独立的力独立的力。注意：注意：4 4、向心力的作用效果、向心力的作用效果:只改变只改变v的方向的方向,不改变不改变v的

4、大小的大小OFFFVVVO为什么？因为在运动方向上所受的合因为在运动方向上所受的合外力为外力为0，这个方向上的加，这个方向上的加速度也为速度也为0，所以速度大小，所以速度大小不变，只改变速度方向。不变，只改变速度方向。5 5、向心力大小：、向心力大小：（1 1）体验向心力的大小体验向心力的大小猜想：向心力大小可能与猜想：向心力大小可能与 _ _ 有关有关物体质量、物体质量、轨道半径、轨道半径、运动快慢运动快慢（2 2）演示实验：用向心力演示器演示演示实验：用向心力演示器演示（点击按（点击按钮演示）钮演示）方法方法:控制变量法控制变量法1.1.F与与m的关系的关系保持保持r、一定一定保持保持r、

5、mm一定一定2.2.F与与r的关系的关系保持保持m、一定一定3.3.F与与的关系的关系1、r、一定，一定，F与与m成正比成正比2、m、一定一定，F与与r成正比成正比3、r、m一定一定，F与与 2成正比成正比结论：结论：向心力向心力F的大小与物体质量的大小与物体质量m、圆周、圆周 半径半径r和角速度和角速度都有关系都有关系说明：说明：质量为质量为m的质点，在半径为的质点，在半径为r的圆周上做匀速的圆周上做匀速 圆周运动，线速度为圆周运动，线速度为v，角速度为角速度为，所需向所需向 心力的大小为心力的大小为F根据根据 推导向心力的另一表达式推导向心力的另一表达式（2 2）加速度加速度是描述速度变化

6、快慢的物理量，是描述速度变化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？那么向心加速度是描述什么的物理量？向心加速度是描述向心加速度是描述速度速度方向变化快慢方向变化快慢的物理量的物理量。（3 3）怎样推导）怎样推导向心加速度向心加速度的公式？的公式？二、向心加速度二、向心加速度（1 1）向心加速度向心加速度由谁产生？方向如何？由谁产生？方向如何？向心加速度向心加速度是由向心力产生的，根据牛顿运动定律是由向心力产生的，根据牛顿运动定律得到，这个加速度的方向与向心力的方向得到，这个加速度的方向与向心力的方向相同相同。向心力公式向心力公式:F向向=F合合=mr2推导推导:根据牛顿第二定律根据牛

7、顿第二定律:F合合=ma 或或a与与r究竟究竟是成正比是成正比呢，还是呢，还是成反比？成反比？想一想一想想若若一定一定 ,a,a与与r r就成正比就成正比 ;若若v v一定一定 ,a,a与与r r就成反比就成反比 。1、向心加速度的大小、向心加速度的大小v1v2vvv1v2vv1v2特点：特点：物体的速度变化量是从物体的速度变化量是从初初速速度的度的末端末端指向指向末末速度速度末端末端的的矢量。矢量。复习回顾复习回顾v v的方向与加速度的的方向与加速度的方向相同方向相同2 2、向心加速度向心加速度和和速度变化量速度变化量方向：方向：vvvBvAABoAtBvBvAo如果如果 t非常小。非常小。

8、vov沿半径方向，指向圆心。沿半径方向，指向圆心。a沿半径方向，指向圆心。沿半径方向，指向圆心。注意：注意：匀速圆周运动不仅是匀速圆周运动不仅是变速变速曲线曲线运动运动，而且是而且是非匀变速非匀变速曲线运动曲线运动。向心加速度方向：向心加速度方向：沿半径指向圆心沿半径指向圆心课课 堂堂 小小 结结一、向心力：一、向心力：大小：大小：方向：沿半径指向圆心，是变力。方向：沿半径指向圆心，是变力。特点：特点：Fv，方向不断变化。，方向不断变化。来源：重力、弹力、摩擦力或几个力的合力，或来源：重力、弹力、摩擦力或几个力的合力，或 某一个力的分力某一个力的分力或：或：F=m v2rF=mr2二、向心加速

9、度：二、向心加速度：大小：大小：a=r2 或或 a=方向：沿半径指向圆心，方向不断变化，方向：沿半径指向圆心，方向不断变化，是变加速曲线运动。是变加速曲线运动。物理意义：表示速度物理意义：表示速度变化快慢变化快慢的物理量。的物理量。v2r练一练练一练1:1:画出下列物体所受的画出下列物体所受的向心力向心力F拉拉GF拉拉GNfGNNGGNF向向=F拉拉F向向F向向=fGNF向向F向向F向向质量为质量为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

10、()()A.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.B.摆球只受重力、拉力的作用摆球只受重力、拉力的作用C.C.摆球做摆球做匀速圆周运动的向心力匀速圆周运动的向心力 为为mg tg D.D.摆球做匀速圆周运动的周期摆球做匀速圆周运动的周期 为为22LcosgB C D练一练练一练2GF例题例题1 1：小球做：小球做圆锥摆圆锥摆时细绳长时细绳长L L，与竖直方向成与竖直方向成 角，求小球做匀速圆周运动的角速度角，求小球做匀速圆周运动的角速度。OOmgTF小球受力：小球受力：竖直向下的重力竖直向下的重力G沿绳沿绳方向的拉力方向的拉力T小球小球的向心力：的向心力：由由T和

11、和G的合力提供的合力提供解：解：L小球做圆周运动的半径小球做圆周运动的半径由由牛顿第二定律：牛顿第二定律：即：即：R受力分析时受力分析时,不能多出一个不能多出一个向心力。向心力。一个圆盘边缘系一根细绳，绳的下端拴着一个一个圆盘边缘系一根细绳，绳的下端拴着一个质量为质量为m的小球，圆盘的半径是的小球，圆盘的半径是r，绳子长为，绳子长为L L，圆盘匀速转动时小球随着一起转动，并且圆盘匀速转动时小球随着一起转动，并且细绳与竖直方向成细绳与竖直方向成角，如图所示，则圆盘转角，如图所示，则圆盘转动的角速度是多大。动的角速度是多大。练一练练一练3例题例题2 2：上海在北纬：上海在北纬3131，求上海所在处

12、物体绕地，求上海所在处物体绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径R=6400=6400km，cos3131=0.86=0.86）AORr分析：首先应明确物体做匀速圆周运动；再确定分析：首先应明确物体做匀速圆周运动；再确定 圆周轨迹、圆心及半径。圆周轨迹、圆心及半径。解：解：物体随地球自转的角速度物体随地球自转的角速度 =2 2/TO圆周半径圆周半径 r=R cos3131 a=r2 2 =R cos3131(2 2/T)2 2代入数据可得代入数据可得 a=2.92.91010-2 2m/s2 2例题例题3 3：如图所示，两轮边缘挤压在一起，

13、在：如图所示，两轮边缘挤压在一起，在两轮转动中，接触点不存在打滑的现象，两轮转动中，接触点不存在打滑的现象，A A、B B、C C三点位置如图，三点位置如图，r1=2r2，O O1 1C C=r2，则三点，则三点的向心加速度之比的向心加速度之比a aA:a:aB:a:aC =_ 。BACr1 1r2 2O1 1O2 22:4:12:4:1如图所示，两个摩擦传动的轮子，如图所示，两个摩擦传动的轮子，A A为主动为主动轮，转动的角速度为轮，转动的角速度为，已知已知A A、B B轮的半径轮的半径分别是分别是R1和和R2，C C点离圆心的距离为点离圆心的距离为R22 2，求求C C点处的角速度和线速度

14、。点处的角速度和线速度。C=R1/R2vC=R1/2练一练练一练4例题例题4 4：飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可：飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看作一段圆弧，如下图所示，飞机做俯冲拉看作一段圆弧，如下图所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点起运动时，在最低点P P附近作半径附近作半径r=180=180m的的圆周运动，如果飞行员的体重圆周运动，如果飞行员的体重m=70=70kg，飞，飞机经过最低点机经过最低点P P时的速度时的速度v=360=360km/h，则这，则这时飞行员对座位的压力为多大？时飞行员对座位的压力为多大？(g=10=10m/s2 2)Prv4588.9N如图所示，飞机在半径为如图

15、所示，飞机在半径为R R的竖直平面内翻的竖直平面内翻斤斗，已知飞行员质量为斤斗，已知飞行员质量为m，飞机飞至最高，飞机飞至最高点时，对座位压力为点时，对座位压力为N，此时飞机的速度多，此时飞机的速度多大？大？vR练一练练一练5O圆锥摆GFF合合r小球小球受到哪些受到哪些力的作用？力的作用？向心力由拉力向心力由拉力F和和重力重力G的合力提供。的合力提供。向心力由什么向心力由什么力提供？力提供？想一想一想想或或向心力由拉力向心力由拉力F的分力提供。的分力提供。物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动F向向=F合合=Ff木块做圆周运动所需向心力：木块做圆周运动所需向心力：由圆盘对木块的静摩擦力由圆盘对木块的静摩擦力f提供提供OGFNFf小球小球受到哪些受到哪些力的作用？力的作用？向心力由什么向心力由什么力提供？力提供？想一想一想想介绍:向心力演示仪GFN小小球球静静止止手手推推档档板板介绍:向心力演示仪G匀匀速速圆圆周周运运动动FNFF介绍:向心力演示仪