第5節(jié)向心力向心加速度.ppt

南昌外國語學校 物體做圓周運動一定受到力的作用 勻速圓周運動是一種曲線運動 由物體做曲線運動的條件可知 物體必定受到一個與它的速度方向不在同一條直線上的合外力作用 這個合外力的方向有何特點呢 觀察并思考 小球受力 線的拉力方向有何特點 一旦線斷或松手 結果如何 一 向心力 1 向心力 要使物體做勻速圓周運動 必須使物體受到與速度方向垂直而指向圓心的力作用 故名向心力 2 向心力的來源 按力的作用效果命名 不是一種新的力 可以由重力 彈力 摩擦力 引力等提供或是其它力的分力 合力 向心力是由哪些力提供的 3 向心力的方向 總是沿半徑指向圓心 方向時刻在改變 因此向心力是變力 4 向心力的作用效果 只改變速度的方向 不改變速度的大小 5 不是質點做勻速圓周運動才產生向心力 而是向心力的存在才近使質點不斷改變其方向而做勻速圓周運動 也就是說 質點做勻速圓周運動時 任一時刻都有沿切線方向運動的趨勢 而向心力的作用正是使質點沿圓周運動 如果某一時刻失去向心力 質點就從這時刻起沿切線方向飛走 6 向心力的大小 介紹 向心力演示儀 G FN 小球靜止 手推檔板 介紹 向心力演示儀 G 勻速圓周運動 FN F F 介紹 向心力演示儀 精確的實驗能表明向心力的大小 或 向心力大小與多個變量有關 因此在分析問題時 一定要利用控制變量的方法來處理 即在設定其他量不變的條件下 來分析所需向心力與某一變量的關系 二 向心加速度 1 向心加速度 做圓周運動的物體 在向心力的作用下 必然要產生一個加速度 根據(jù)牛頓第二定律 這個加速度的方向與向心力的方向相同 總是指向圓心 叫做向心加速度 2 物理意義 描述質點線速度方向改變快慢的物理量 3 向心加速度的方向 總是沿半徑指向圓心 每時每刻在不斷地變化 4 向心加速度大小 根據(jù)牛頓第二定律F ma 由向心力 或 可得向心加速度a的大小為 說明 1 a與r成正比還是成反比 要看前提條件 若 相同 a與r成正比 若v相同 a與r成反比 若r相同 a與 2成正比 與v2成正比 a總是與 和v的乘積成正比 2 向心力是產生向心加速度的原因 它不斷地把物體從圓周運動的切線方向 即物體不受向心力作用時將會運動的方向 上拉回到圓周上來 使物體與圓心的距離保持不變 3 由于向心加速度的方向始終與運動方向垂直 方向時刻在改變 不論向心加速度的大小是否變化 向心加速度的方向是時刻改變的 因此 圓周運動一定是變加速運動 其向心加速度是瞬時加速度 4 對運動的物體來說 只要其速度發(fā)生了變化 則這一變化過程就有加速度 當然產生加速度的原因是合外力 向心加速度就是由于速度的方向改變而產生的 即向心力只改變速度方向而產生向心加速度 因此說向心加速度的大小決定了做圓周運動的物體線速度方向變化的快慢 例題1 如圖所示 小物體A與水平圓盤保持相對靜止 跟著圓盤一起做勻速圓周運動 則A的受力情況是 A 受重力 支持力B 受重力 支持力和指向圓心的摩擦力C 重力 支持力 向心力 摩擦力D 以上均不正確 B 2 如右圖所示 將一質量為m的擺球用長為L的細繩吊起 上端固定 使擺球在水平面內做勻速圓周運動 細繩就沿錐面旋轉 這樣就構成了一個圓錐擺 則關于擺球A的受力情況 下列說法中正確的是 A 擺球A受重力 拉力和向心力的作用B 擺球A受拉力和向心力的作用C 擺球A受拉力和重力的作用D 擺球A受重力和向心力的作用 C C 例3 如下圖所示 O1為皮帶傳動的主動輪的軸心 輪半徑為r1 O2為從動輪的軸心 輪半徑為r2 r3為固定在從動輪上的小輪半徑 已知r2 2rI r3 1 5rl A B C分別是3個輪邊緣上的點 則質點A B C的向心加速度之比是 皮帶不打滑 A 1 2 3B 2 4 3C 8 4 3D 3 6 2 4 如右圖所示 從A B兩物體做勻速圓周運動時的向心加速度隨半徑變化的關系圖線中可以看出 A B物體運動時 其線速度大小不變B B物體運動時 其角速度不變C A物體運動時 其角速度不變D A物體運動時 其線速度隨R增大而減小 a r B 5 如右圖所示 定滑輪的半徑r 2cm 繞在滑輪上的細線懸掛著一個重物 由靜止開始釋放 測得重物以加速度a 2m s 做勻加速運動 在重物由靜止下落距離為1m的瞬間 滑輪邊緣上的點的角速度 rad s 向心加速度a m s2 6 如右圖所示 在勻速轉動的圓筒內壁上 有一物體隨圓筒一起轉動而未滑動 當圓筒的角速度增大以后 下列說法中正確的是 A 物體所受彈力增大 摩擦力也增大了B 物體所受彈力增大 摩擦力減小了C 物體所受彈力和摩擦力都減小了D 物體所受彈力增大 摩擦力不變 D 7 如右圖所示 半徑為r的圓形轉筒 繞其豎直中心軸oo 轉動 小物體靠圓筒內壁上 它與圓筒的摩擦因數(shù)為u 現(xiàn)要使小物體不下落 圓筒轉動的角速度 至少為 C 8 如右圖所示 一個內壁光滑的圓錐筒其軸線垂直于水平面 圓錐筒固定不動 有兩個質量相同的小球A和B緊貼著內壁分別在圖中所示的水平面內做勻速圓周運動 則下列說法中正確的是 A A球的線速度必定大于B球的線速度B A球的角速度必定小于B球的角速度C A球的運動周期必定小于B球的運動周期D A球對筒壁的壓力必定大于B球對筒壁的壓力 AB 9 一個圓盤邊緣系一根細繩 繩的下端拴著一個質量為m的小球 圓盤的半徑是