魯科版必修2 4.2 向心力與向心加速度 課件（39張） (2).ppt

4 2向心力與向心加速度 復習提問 什么是勻速圓周運動 勻速 的含義是什么 那么物體所受的外力有何特點 加速度又怎樣呢 勻速圓周運動是變速曲線運動 變速曲線運動 運動狀態(tài)改變 一定受到外力 一定存在加速度 這些物體為什么會做圓周運動 學生小實驗 步驟一 拉住繩子一端 使小球在桌面上做勻速圓周運動 觀察與思考 1 小球為何做勻速圓周運動 2 小球受到哪些力作用 合外力是哪個力 這個力的方向有什么特點 這個力起什么作用 3 一旦線斷或松手 結果如何 o g fn f 小球受力分析 o fn與g相抵消 所以合力為f o f f f v v v o 小球受力分析 結論 做勻速圓周運動的小球 合外力指向圓心 與速度v垂直 衛(wèi)星繞地球運行 v f f f v v 結論 做勻速圓運動的衛(wèi)星 合外力方向指向圓心 地心 與速度v垂直 1 定義 做勻速圓周運動的物體所受到的指向圓心的合外力 叫向心力 2 特點 方向始終與v垂直 指向圓心 是變力 一 向心力 方向時刻發(fā)生變化 注意 例 1 向心力通常由重力 彈力 摩擦力中的某一個力 或者是某個力的分力 或幾個力的合力所提供 2 向心力是根據力的作用效果來命名的 受力分析時不要把向心力當作一個獨立的力 為什么 3 作用效果 因為在運動方向上所受的合外力為0 這個方向上的加速度也為0 所以速度大小不變 只改變速度方向 只改變v的方向 不改變v的大小 這些物體做圓周運動時 向心力分別由什么力提供 物體相對轉盤靜止 隨盤做勻速圓周運動 衛(wèi)星繞地球運行 f f f 圓錐擺 ft r 圓錐擺 r 玻璃球沿碗壁做勻速圓周運動 4 向心力大小 1 體驗向心力的大小 猜想 向心力大小可能與 有關 質量 半徑 角速度 a 拉住繩的一端 讓大橡皮塞盡量做勻速圓周運動 保持轉動的半徑不變 改變轉動的快慢 體會繩的拉力與轉動快慢的關系 b 改變轉動的半徑 保持轉動的快慢不變 體會繩的拉力與轉動半徑的關系 c 用同樣的半徑和同樣的轉動快慢讓小橡皮塞與大橡皮塞做勻速圓周運動 體會繩的拉力與質量的關系 轉動手柄 變速塔輪 變速塔輪 長槽 短槽 橫臂擋板 彈簧測力套筒 標尺 向心力演示器構造 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 4 向心力大小 1 體驗向心力的大小 猜想 向心力大小可能與 有關 質量 半徑 角速度 2 演示實驗 用向心力演示器演示 方法 控制變量法 f與m r 1 f與m的關系 保持r 一定 保持m 一定 2 f與 的關系 保持m r一定 3 f與r的關系 m大 f也大 大 f也大 r大 f也大 結論 向心力的大小f與物體質量m 圓周半徑r和角速度 都有關系 根據推導向心力的另一表達式 1 向心加速度由誰產生 方向如何 3 怎樣推導向心加速度的公式 2 加速度是描述速度變化快慢的物理量 那么向心加速度是描述什么的物理量 閱讀后思考 向心加速度是描述速度方向變化快慢的物理量 向心加速度由向心力產生 據牛頓運動定律得到 這個加速度的方向與向心力的方向相同 方向始終與v垂直 指向圓心 向心力公式 f向 f合 mr 2 推導 向心加速度的大小與方向 根據牛頓第二定律 f合 ma 或 a與r究竟是成正比呢 還是成反比 想一想 三 向心加速度 3 向心加速度的方向 4 定義 做勻速圓周運動的物體 加速度方向指向圓心 這個加速度叫做向心加速度 5 公式 6 意義 描述速度方向改變的快慢 變速圓周運動的向心力 f 勻速圓周運動 變速圓周運動 合外力全部提供向心力 合外力部分提供向心力 1 由于地球的自轉 地球表面上各點均做勻速圓周運動 所以a 地球表面各處具有相同大小的線速度b 地球表面各處具有相同大小的角速度c 地球表面各處具有相同大小的向心加速度d 地球表面各處的向心加速度方向都指向地球球心 答案 b 2 如圖所示 長為l的懸線固定在o點 在o點正下方處有一釘子c 把懸線另一端的小球m拉到跟懸點在同一水平面上無初速度釋放 小球到懸點正下方時懸線碰到釘子 則小球的a 線速度突然增大b 角速度突然增大c 向心加速度突然增大d 懸線拉力突然增大 答案 bcd 3 如圖所示 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 s2做勻加速運動 在重物由靜止下落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 答案 100200 4 如圖所示 一質量為m的砂袋用長為l的繩子拴住懸掛在o點 被拳擊運動員水平擊中后 蕩起的最大高度是h 求砂袋剛被擊中后的瞬間 砂袋的向心加速度是多大 答案 2gh l 5 圖為甲 乙兩球做勻速圓周運動時向心加速度隨半徑變化的圖象 其中甲的圖線為雙曲線 由圖象可知 甲球運動時 線速度大小 填 變化 或 不變 下同 角速度 乙球運動時 線速度大小 角速度 答案 不變變化變化不變 6 圖所示為一皮帶傳動裝置 右輪的半徑為r a是它邊緣上的一點 左側是一輪軸 大輪的半徑為4r 小輪的半徑為2r b點在小輪上 距小輪中心的距離為r c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上 若在傳動過程中皮帶不打滑 則 a a點與b點的線速度大小相等b a點與b點的角速度大小相等c a點與c點的線速度大小相等d a點與d點的向心加速度相等 答案 cd 7 小球做圓錐擺時細繩長l 與豎直方向成 角 求小球做勻速圓周運動的角速度 小球受力 豎直向下的重力g 沿繩方向的拉力t 小球的向心力 由t和g的合力提供 解 l 小球做圓周運動的半徑 由牛頓第二定律 即 小結 作業(yè) 練習 8 上海在北緯31 求上海所在處物體繞地軸做圓周運動的向心加速度是多大 設地球半徑r 6400km cos31 0 86 a o r r 分析 首先應明確物體做勻速圓周運動 再確定圓周軌跡 圓心及半徑 解 物體隨地球自轉的角速度 2 t o 圓周半徑r r cos31 a r 2 r cos31 2 t 2 代入數據可得a 2 9 10 2m s2 小結 作業(yè) 課堂小結 一 向心力 大小 方向 沿半徑指向圓心 是變力 特點 f v 方向不斷變化 來源 重力 彈力 摩擦力或幾個力的合力 f mr 2 作業(yè) 二 向心加速度 大小 a r 2或a 方向 沿半徑指向圓心 方向不斷變化 是變加速運動 物理意義 表示速度方向變化快慢的物理量 例題 三 鞏固訓