第6节向心力(精品).ppt

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1、15.6 向心力21.1.小球做圆周运动时，你小球做圆周运动时，你牵绳的手有什么感觉？牵绳的手有什么感觉？2.2.如果突然松手，将会发如果突然松手，将会发生什么现象？生什么现象？31.1.小球在杯中做圆周运动时，小球在杯中做圆周运动时，你握杯的手有什么感觉？你握杯的手有什么感觉？2.2.如果突然将杯子提开，将如果突然将杯子提开，将会发生什么现象？会发生什么现象？4物体能够做匀速圆周运动，必定存在加速度，物体能够做匀速圆周运动，必定存在加速度，一定受到力的作用，那么上述的物体受几个力，一定受到力的作用，那么上述的物体受几个力，所受的外力有何特点？所受的外力有何特点？51.1.知道什么是向心力，理

2、解它是一种效果力。知道什么是向心力，理解它是一种效果力。2.2.知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来进行计算。确切含义，并能用来进行计算。（重点）（重点）3.3.理解变速圆周运动中，合外力与向心力的关系。理解变速圆周运动中，合外力与向心力的关系。6小球受力分析GFNFOFFFvvvO结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，且与且与_垂直垂直速度速度v vF FN N与与G G相平衡，相平衡，所以合力为所以合力为F.F.7一、向心力的特点1.1.向心力方向：时刻发生变化（始终指向圆心且与向心

3、力方向：时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）速度方向垂直）2.2.向心力的作用：只改变线速度的方向（或产生向向心力的作用：只改变线速度的方向（或产生向心加速度）心加速度）做匀速圆周运动的物体一定受到一个做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合指向圆心的合力力，这个合力叫作向心力，这个合力叫作向心力。8使转台匀速转动，转台上的物使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。你台与物体间没有相对滑动。你可以分析物体受到的力吗？可以分析物体受到的力吗？物体受重力、支持力、静摩物体受重力、支持力、静摩擦力。合外力为静摩擦力，擦力。合外

4、力为静摩擦力，方向指向圆心。方向指向圆心。FNGFf二、向心力的来源二、向心力的来源什么力提供向心力？什么力提供向心力？9GFfFN竖直方向：竖直方向：F Ff fG G水平方向：水平方向：F F合合=F=FN NF FN N提供向心力，提供向心力，即合力提供向心即合力提供向心力力10m m竖直方向：竖直方向：F FN N coscosmgmg水平方向：水平方向：F F合合=mgtanmgtanO Or rmgmgF FN NF F合合什么力提供向心力？什么力提供向心力？11总结：总结：向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。性质的力。向心力的

5、来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各向心力的来源：可以是重力、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。个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。12分析向心力来源的思路1.1.明确研究对象。明确研究对象。2.2.确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、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。半径及圆心位置。3.3.进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力。13OOlmOrFTmgF合合mgF合合F例例

6、1.1.请分析以下圆周运动的向心力的来源。请分析以下圆周运动的向心力的来源。拉力拉力F FT T和重力和重力mgmg的的合力提供向心力合力提供向心力空气的作用力与重力的空气的作用力与重力的合力提供向心力合力提供向心力14感受向心力感受向心力15用圆锥摆粗略验证向心力的表达式用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 1.1.实验器材有哪些？实验器材有哪些？2.2.简述实验原理（怎样达到验证的目的）。简述实验原理（怎样达到验证的目的）。3.3.实验过程中要注意什么？需测量哪些物理量实验过程中要注意什么？需测量哪些物理量（记录哪些数据）？（记录哪些数据）？4.4.实验过程中产生误差的原因主要有哪些？实验过程中

7、产生误差的原因主要有哪些？16m(kg)m(kg)d d1 1(m)(m)d d2 2(m)(m)d=dd=d1 1-d-d2 2(m)(m)T(s)T(s)r(m)r(m)F Fn n=4m=4m2 2r/Tr/T2 2F F合合=mgtan=mgtan注：注：d d1 1指悬挂点到纸面的距离指悬挂点到纸面的距离,d,d2 2指球心到纸面的距离，指球心到纸面的距离，d d指悬挂点到球心的距离。指悬挂点到球心的距离。171819三、向心力的大小三、向心力的大小:向心力向心力F Fn n与物体质量与物体质量m m、圆周半径、圆周半径r r和角速度和角速度都有都有关系：关系：F Fn nmrmr2

8、 2根据根据 推导出向心力的另一表达式：推导出向心力的另一表达式：20对力与运动的理解对力与运动的理解 力与速度同一直线时，力只改变速度大小，不改力与速度同一直线时，力只改变速度大小，不改变速度方向。变速度方向。力与速度垂直时，力只改变速度方向，不改变速力与速度垂直时，力只改变速度方向，不改变速度大小。度大小。力与速度成其他任意角度时，根据力的分解与合成力与速度成其他任意角度时，根据力的分解与合成将力分解到速度所在直线和与速度垂直的直线上，则将力分解到速度所在直线和与速度垂直的直线上，则力既改变速度大小，同时也改变速度方向。力既改变速度大小，同时也改变速度方向。21例例2.2.小球做圆锥摆时，

9、细绳长小球做圆锥摆时，细绳长L L，与竖直方向成，与竖直方向成角，角，求小球做匀速圆周运动的角速度求小球做匀速圆周运动的角速度。OOmgFTFL小球做圆周运动的半径小球做圆周运动的半径由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：即即：R解析解析：小球的向心力由小球的向心力由F FT T和和G G的合力提供的合力提供22例例3.3.如图，半径为如图，半径为r r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮的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为块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为，现要，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？解析：解析：小橡皮

10、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：F Ff f=mg=mg其中：其中：F Ff f=F=FN N而由向心力公式：而由向心力公式：F FN N=m=m2 2r r解以上各式得：解以上各式得：G GF Ff fF FN N23四、变速圆周运动和一般曲线运动四、变速圆周运动和一般曲线运动1.1.变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？2.2.怎么分析研究一般的曲线运动？怎么分析研究一般的曲线运动？24做变速圆周运动的物体所受的力做变速圆周运动的物体所受的力F

11、FnFt结论：结论：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动就是变速圆周运动，匀速圆周运动切向加速度为零匀速圆周运动切向加速度为零。加速加速F Ft t 切向分力，它产生切向切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小。加速度，改变速度的大小。F Fn n 向心分力，它产生向心向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向。加速度，改变速度的方向。25 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，而这些圆弧的弯曲程度不一可以看作一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率

12、半径。在注意到这点样，表明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，区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进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。行处理了。r r1 1r r2 2 处理一般曲线运动的方法处理一般曲线运动的方法263.3.向心力的大小向心力的大小2.2.向心力的作用效果：向心力的作用效果：1.1.向心力的方向：向心力的方向：4.4.变速圆周运动中的合力并非向心力变速圆周运动中的合力并非向心力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

13、速圆周运动中合力充当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271.1.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是（说法中，正确的是（）A A物体除受到其他的力外还要受到一个向心力物体除受到其他的力外还要受到一个向心力B B物体所受的合外力提供向心力物体所受的合外力提供向心力C C向心力是一个恒力向心力是一个恒力D D向心力的大小一直在变化向心力的大小一直在变化B B282.2.做匀速圆周运动的物体，其加速度的数值做匀速圆周运动的物体，其加速度的数值必定（必定（）A A跟其角速度的平方成正比跟其角速度的平方成正比 B.B.跟其

14、线速度的平方成正比跟其线速度的平方成正比C C跟其运动的半径成反比跟其运动的半径成反比 D D跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比D D293.3.甲乙两物体都做匀速圆周运动甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为其质量之比为12,12,转动半径之比为转动半径之比为12,12,在相同时间内甲转过在相同时间内甲转过4 4周，乙转周，乙转过过3 3周。则它们的向心力之比为（周。则它们的向心力之比为（）A.14 A.14 B.23 B.23 C.49C.49 D.916 D.916C C304.4.一个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周一个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周运动，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中运动，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中正确的是（正确的是（）A A一定指向圆心一定指向圆心B B一定不指向圆心一定不指向圆心C C只有在最高点和最低点时指向圆心只有在最高点和最低点时指向圆心D D不能确定是否指向圆心不能确定是否指向圆心A Av v31不灭的信心是通向成功彼岸的灯塔。