[中學聯(lián)盟]福建省福鼎市第二中學高三課時復習11月份課件合輯：第2節(jié)向心力與向心加速度

1、第第2 2節(jié)節(jié) 向心力與向心加速度向心力與向心加速度福鼎二中 盧寧Zxx kZxx kZx x kZx x k 1 1. .理解向心力的概念、公式、物理意義及理解向心力的概念、公式、物理意義及研究圓研究圓周運動的方法。周運動的方法。 Zxx k Zxx k 2.2.了解變速圓周運動的概念及受力情況。了解變速圓周運動的概念及受力情況。 4.4.理解向心加速度的概念、公式及物理意義，能夠理解向心加速度的概念、公式及物理意義，能夠應用向心加速度分析問題、解決問題。應用向心加速度分析問題、解決問題。 5.5.體會牛頓第二定律在圓周運動中的應用。體會牛頓第二定律在圓周運動中的應用。知識回顧：知識回顧：力

2、與運動的關系力與運動的關系當合外力方向與運動方向共線時，變速直線運動當合外力方向與運動方向共線時，變速直線運動當合外力為零時，靜止或勻速直線運動當合外力為零時，靜止或勻速直線運動當合外力方向與運動方向不共線時，曲線運動當合外力方向與運動方向不共線時，曲線運動做圓周運動的物體受力有什么特點？做圓周運動的物體受力有什么特點？思考思考2.2.合外力有何特點？合外力有何特點？1.1.小球受哪幾個力的作用？小球受哪幾個力的作用？思考思考自我動手小實驗自我動手小實驗對小球分析，受到三個外力作用，即重力對小球分析，受到三個外力作用，即重力G G、桌面支持力、桌面支持力N N和繩子的拉力和繩子的拉力F F，合

3、力就是繩子的拉力，合力就是繩子的拉力F F，始終指向圓心。，始終指向圓心。一、向心力一、向心力定義定義: :做勻速圓周運動的物體一定要受到一個始終指做勻速圓周運動的物體一定要受到一個始終指向圓心等效力的作用，這個力叫做向心力。向圓心等效力的作用，這個力叫做向心力。特點：始終指向圓心，總是與運動方向垂直特點：始終指向圓心，總是與運動方向垂直FvOFvFv效果：只改變速度的方向，不改變速效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小度的大小思考思考向心力是不是等同于合外力呢？向心力是不是等同于合外力呢？OGNT豎直方向上豎直方向上NG，故故T 即為合力即為合力F合合TFn在勻速圓周運動中，合力提供向心力

4、在勻速圓周運動中，合力提供向心力輕繩栓一小球輕繩栓一小球, ,在光滑水平面上做勻速圓周運動在光滑水平面上做勻速圓周運動思考思考小球受到哪些力的作用？小球受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？向心力由什么力提供？rOGF合T結論結論: :向心力由重力向心力由重力G G和彈力和彈力T T的合力提供的合力提供o oGfN滾筒洗衣機中物體跟著滾筒勻速轉動滾筒洗衣機中物體跟著滾筒勻速轉動在勻速圓周運動中，在勻速圓周運動中，合力提供向心力合力提供向心力向心力由什么力提供？向心力由什么力提供？思考思考理論分析：理論分析： Zxx k Zxx k若物體做勻速圓周運動，其速度大小不變，方向時刻變?nèi)粑矬w做勻速圓周

5、運動，其速度大小不變，方向時刻變化，則合外力必須始終指向圓心，完全提供向心力?；瑒t合外力必須始終指向圓心，完全提供向心力。若物體做非勻速圓周運動，其速度大小變化，方向也時若物體做非勻速圓周運動，其速度大小變化，方向也時刻變化，則合外力必須有沿圓周切線方向的分力來改變刻變化，則合外力必須有沿圓周切線方向的分力來改變速度大小，同時有沿徑向方向的分力充當向心力改變速速度大小，同時有沿徑向方向的分力充當向心力改變速度方向，故合外力不指向圓心，也不等同于向心力。度方向，故合外力不指向圓心，也不等同于向心力。V VA AF F合合勻速圓周運動勻速圓周運動V VA AF F合合非勻速圓周運動非勻速圓周運動

6、F Fn nF Ft t向心力向心力= =合外力合外力F Ft t改變速度大小改變速度大小F Fn n改變速度方向改變速度方向F F合合即即F Fn n只改變速度方向只改變速度方向不改變速度大小不改變速度大小向心力向心力 合外力合外力可以由重力、彈力、摩擦力中的某一個力，或者是某幾個可以由重力、彈力、摩擦力中的某一個力，或者是某幾個力的分力，或幾個力的合力所提供。力的分力，或幾個力的合力所提供。向心力是根據(jù)效果命名的，故受力分析時向心力不存在。向心力是根據(jù)效果命名的，故受力分析時向心力不存在。向心力來源向心力來源說一說：說一說： 各圖情景中向心力各圖情景中向心力是由誰提供的？是由誰提供的？向心

7、力大小向心力大?。? 1）體驗向心力的大?。w驗向心力的大小猜想：向心力的大小可能與猜想：向心力的大小可能與 有關有關質(zhì)量、質(zhì)量、 半徑、半徑、角速度角速度用細繩連接的鋼球、木球各一個，拉住繩的一端，讓小用細繩連接的鋼球、木球各一個，拉住繩的一端，讓小球盡量做勻速圓周運動。分別改變轉動的快慢、細繩的球盡量做勻速圓周運動。分別改變轉動的快慢、細繩的長短做幾次實驗。長短做幾次實驗。思考：向心力的大小與哪些因素有關？思考：向心力的大小與哪些因素有關？（2 2）演示實驗：用向心力演示器演示）演示實驗：用向心力演示器演示構造：變速塔輪，長槽，短槽，彈簧測力套筒，標構造：變速塔輪，長槽，短槽，彈簧測力套筒

8、，標尺等。尺等。控制變量法控制變量法保持保持r r、一定一定保持保持m m、一定一定保持保持r r、m m一定一定實驗表明：實驗表明：結論：結論：m m越大，越大，F(xiàn) F向向越大越大結論：結論：r r越大，越大，F(xiàn) F向向越大越大結論：結論：越大，越大，F(xiàn) F向向越大越大2Fmr向2vFmr向BCDBCD例例1 1：關于向心力，下列說法正確的是：關于向心力，下列說法正確的是（ ）A A、物體只有受到向心力的作用才可能做圓周運動、物體只有受到向心力的作用才可能做圓周運動B B、向心力是指向圓心方向的合力，是根據(jù)力的作用效果、向心力是指向圓心方向的合力，是根據(jù)力的作用效果 命名的命名的C C、做勻

9、速圓周運動的物體，受到的合外力完全充當向心、做勻速圓周運動的物體，受到的合外力完全充當向心 力力D D、向心力只改變物體運動的方向，不可能改變物體運動、向心力只改變物體運動的方向，不可能改變物體運動 速度的大小速度的大小 向心加速度向心加速度向心力公式向心力公式: F: F向向 = F= F合合= mr= mr2 2根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律: F: F合合= ma = ma 2vmr22varr由牛頓第二定律推導由牛頓第二定律推導大?。捍笮。悍较颍悍较颍?始終指向圓心始終指向圓心物理意義：描述線速度方向變化的快慢物理意義：描述線速度方向變化的快慢對于勻速圓周運動，合外力和向心加速度大小

10、恒定，方向對于勻速圓周運動，合外力和向心加速度大小恒定，方向時刻變化。對于非勻速圓周運動，線速度大小變化，可知時刻變化。對于非勻速圓周運動，線速度大小變化，可知向心加速度大小也變化，但仍適用向心力和向心加速度公向心加速度大小也變化，但仍適用向心力和向心加速度公式，不過速度指的是瞬時速度。式，不過速度指的是瞬時速度。v vA Aa an n勻速圓周運動勻速圓周運動v vA Aa a非勻速圓周運動非勻速圓周運動a an na at ta at t描述速度大小改變快慢描述速度大小改變快慢a an n描述速度方向變化快慢描述速度方向變化快慢a an n描述速度方向變化的快慢描述速度方向變化的快慢例例2

11、 2：上海在北緯：上海在北緯3131，求上海所在處物體繞地軸做圓周，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？（設地球半徑運動的向心加速度是多大？（設地球半徑R=6400kmR=6400km，coscos3131=0.86=0.86）AORr分析：分析：首先應明確物體做勻速圓周運動；再確定圓周軌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。跡、圓心及半徑。解：解：物體隨地球自轉的角速度物體隨地球自轉的角速度 =2/T =2/TO圓周半徑圓周半徑r=R r=R cos31 cos31a=ra=r2 2 = R = R cos31 cos31 (2/T) (2/T) 2 2代

12、入數(shù)據(jù)可得代入數(shù)據(jù)可得a=2.9a=2.91010- -2 2m/sm/s2 21.1.一小球在豎直光滑的圓形軌道內(nèi)做圓周運動，關于其一小球在豎直光滑的圓形軌道內(nèi)做圓周運動，關于其所受到的向心力，下列說法中正確的是（所受到的向心力，下列說法中正確的是（ ）A.A.一定指向圓心一定指向圓心B.B.一定不指向圓心一定不指向圓心C.C.只有在軌道的最高點和最低點指向圓心只有在軌道的最高點和最低點指向圓心D.D.以上說法都不正確以上說法都不正確【解析解析】選選A.A.根據(jù)向心力的定義根據(jù)向心力的定義, ,不管是勻速圓周運動不管是勻速圓周運動, ,還是非勻速圓周運動還是非勻速圓周運動, ,向心力都一直指

13、向圓心向心力都一直指向圓心. .故只有選故只有選項項A A正確正確. .A A2.2.物體做勻速圓周運動的條件是物體做勻速圓周運動的條件是 ( ( ) )A.A.物體有一定的初速度，且受到一個始終和初速度方向物體有一定的初速度，且受到一個始終和初速度方向垂直的恒力作用垂直的恒力作用B.B.物體有一定的初速度，且受到一個大小不變，方向變物體有一定的初速度，且受到一個大小不變，方向變化的力的作用化的力的作用C.C.物體有一定的初速度，且受到一個方向始終指向圓心物體有一定的初速度，且受到一個方向始終指向圓心的力的作用的力的作用D.D.物體有一定的初速度，且受到一個大小不變方向始終物體有一定的初速度，

14、且受到一個大小不變方向始終跟速度方向垂直的力的作用跟速度方向垂直的力的作用D D解析：解析：設運動員的重心到單杠的距離為設運動員的重心到單杠的距離為R R，在最低點的最，在最低點的最小速度為小速度為v v，則有，則有3.3.質(zhì)量為質(zhì)量為60 kg60 kg的體操運動員做的體操運動員做“單臂大回環(huán)單臂大回環(huán)”，用一，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運動此只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運動此過程中，運動員到達最低點時手臂受的拉力至少約為過程中，運動員到達最低點時手臂受的拉力至少約為( (忽略空氣阻力，忽略空氣阻力，g g10 m/s10 m/s2 2)()() )A A600

15、 N600 N B B2400 N 2400 N C C3000 N D3000 N D3600 N3600 N21mvmg 2R2由以上二式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得由以上二式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得F F3000 N.3000 N.對運動員：對運動員：2vFmgmRC C4.4.如視頻所示，在雙人花樣滑冰運動中，看到被男運動員如視頻所示，在雙人花樣滑冰運動中，看到被男運動員拉著的女運動員離開地面在空中做圓錐擺運動的精彩場面，拉著的女運動員離開地面在空中做圓錐擺運動的精彩場面，目測體重為目測體重為G G的女運動員做圓錐擺運動時和水平冰面的夾的女運動員做圓錐擺運動時和水平冰面的夾角約為角約為30300 0，重力加速度為重力加速度為g g，問該女運動員受到的拉力及，問該女運動員受到的拉力及向心加速度？向心加速度？0Fsin30GF2G即：即：豎直方向上：豎直方向上：0Fcos30ma向水平方向上：水平方向上：02mgcos30ma向a3g向即：即：可得：可得：解析：解析：女運動員做圓錐擺運動，對女運女運動員做圓錐擺運動，對女運動員受力分析可知動員受力分析可知 5. 5.如圖當圓筒高速旋轉時，滑塊可能在圓筒內(nèi)壁上和接觸如圖當圓筒高速旋轉時，滑塊可能在圓筒內(nèi)壁上和接觸點保持相對靜止點保持相對靜止, ,（1 1）試分析滑塊的受力情況。）試分析滑塊的受