高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版課件

1、高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版第二節(jié)向心力高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版為_，將 代入得_.Fm2r一、向心力1做勻速圓周運動的物體受到的合外力不為零，總是沿半徑指向_，這個力叫做向心力圓心垂直2向心力的方向：沿半徑指向圓心，和質點運動方向_向心力不改變速度的_，只改變速度的_方向3向心力的大小：物體做勻速圓周運動時所受向心力大小vr大小v2rFm高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版在下列圓周運動中，感受(1)小球在杯中做圓周運動時，你握杯的手有什么感覺？(2)如果突然將杯子提開，將會發(fā)生什么現象？圖 221答案：(1)球做圓周運動，對杯有力的作用，手有晃動的感覺(2)球沿直

2、線飛出去高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版二、向心加速度1根據牛頓第二定律 Fma，結合向心力大小公式得，向心加速度大小為_或_.a2rav2r2向心加速度的方向：沿半徑指向圓心，和質點運動方向_垂直三、生活中的向心力1如圖 222 甲所示，汽車在水平的公路上轉彎時靠車輪與路面間的_來提供向心力，如果轉彎時汽車速度過快，則這個_不足以提供汽車所需的向心力，汽車就容易滑出路面靜摩擦力靜摩擦力高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版2如圖 222 乙所示，汽車在外高內低的傾斜的路面轉彎 ， 假設轉彎時所需的向心力完全由 _ 和地面的_的合力 F 來提供，設彎道半徑為 R，汽車行駛的速度從式中可以

3、知道，車速越快，彎道半徑越小，需要的向心力就越_，傾斜的角度也越_摩托車賽車手拐彎時向里傾斜的道理也是如此重力(mg)支持力(N)mgtan圖 222為v，質量為m，傾斜的角度為，則有F_. 大大高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版要點1向心力的理解1. 向心力公式：2向心力的性質(1)向心力是效果力向心力因其方向時刻指向圓心而得名，故它為效果力向心力的作用效果是只改變速度的方向而不改變速度的大小它不是具有特定性質的某種力，任何性質的力都可以作為向心力，受力分析時不分析向心力高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版(2)向心力是變力向心力的方向指向圓心，與線速度方向垂直，方向時刻在改變，故向心

4、力是變力3. 向心力的來源(1)在勻速圓周運動中，合外力一定是向心力；非勻速圓周運動中，合外力沿半徑方向的分力提供向心力(2)向心力是按力的作用效果來命名的，充當向心力的力可以是重力、彈力和摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版4向心力與質量、角速度、線速度和半徑的關系(1)當質量和角速度一定時，向心力與半徑成正比(2)當質量和線速度一定時，向心力與半徑成反比(3)當質量和半徑一定時，向心力與角速度(或線速度)的二次方成正比(4)當角速度(或線速度)和半徑一定時，向心力與質量成正比高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版【例1】兩個質量分別是 m1

5、和 m2 的光滑小球套在光滑水平桿上，用長為 L 的細線連接，水平桿隨框架以角速度做勻速轉動，兩球在桿上相對靜止，如圖 223 所示求兩球離轉動中心的距離 R1 和 R2 及細線的拉力圖 223解得R1，R2m2Lm1m2m1Lm1m2Fm1m22Lm1m2.解：繩對m1和m2的拉力是它們做圓周運動的向心力，根據題意得R1R2L，R2LR1對m1有Fm12R1對m2有Fm22R2m22(LR1)所以m12R1m22(LR1)高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版1圖 224 甲為游樂場的懸空旋轉椅，我們把這種情況抽象為圖 224 乙的模型：一質量 m40 kg 的球通過長 L12.5 m 的輕

6、繩懸于豎直面內的直角桿上，水平桿長 L7.5 m整個裝置繞豎直桿轉動,繩子與豎直方向成角.當37時，(g9.8 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)繩子的拉力大?。?2)該裝置轉動的角速度圖 224高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版解：(1)對球受力分析如圖8 所示，則F拉mgcos 37代入數據得 F拉490 N(2)小球做圓周運動的向心力由繩拉力和重力的合力提供，有 mgtan 37m2(Lsin 37L)解得代入數據得0.7 rad/s.圖8高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版要點2向心加速度的理解1定義：做勻速圓周運動的物體具有沿半徑指向圓心的加速度，叫做

7、向心加速度2方向：時刻與物體的速度方向垂直且指向圓心4向心加速度與角速度、線速度和半徑的關系(1)當線速度大小一定時，向心加速度與軌道半徑成反比(2)當角速度一定時，向心加速度與軌道半徑成正比(3)當半徑一定時，向心加速度與角速度的平方成正比，也與線速度的平方成正比5實質：向心加速度是描述線速度方向改變快慢的物理量，其方向時刻發(fā)生變化，且總是沿著軌跡半徑指向圓心的方向，所以勻速圓周運動是變加速運動高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版【例2】如圖 225 所示為一皮帶傳動裝置，傳動時不打滑，O1 輪的半徑為 O2 輪半徑的兩倍，O1 輪緣和 O2 輪緣上分傳動過程中 A、B、C 三點的向心加速

8、度分別為 aA、aB、aC，則()圖 225AaAaBaC121 BaAaBaC124CaAaBaC212 DaAaBaC122高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版答案：B高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版2如圖 226 所示的皮帶傳動裝置中，輪 A 和輪 B 同軸，A、B、C 分別是三個輪邊緣的質點，且 RARC2RB，則)A三質點的向心加速度之比 aAaBaC 等于(圖 226A4 2 1B2 1 2C1 2 4 D4 1 4高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版要點3豎直平面內的圓周運動1圖 227 甲、乙所示的是沒有物體支撐的小球在豎直平面做圓周運動過最高點的情況(1)能過最高點

9、的臨界條件：繩子或軌道對小球沒有力的作用由 mgmv2R得 v臨界 .(2)能過最高點的條件：v .當 v 時，繩對球產生拉力，軌道對球產生壓力(3)不能過最高點的條件：vv臨界(實際上球還沒到最高點時就脫離了軌道)高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版圖 2272如圖 227 丙所示情形，小球與輕質桿相連桿與繩不同，它既能產生拉力，也能產生壓力(1)能過最高點的臨界條件：v臨界0，此時支持力 Nmg.(2)當 0v時，N 為支持力，有 0Nmg，且 N 隨 v的增大而減小(3)當 v時，N0.(4)當 v，N 為拉力，有 N0，N 隨 v 的增大而增大高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版【

10、例3】一細桿與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細桿一起在豎直平面內做圓周運動，如圖 228 所示水的質量m0.5 kg，水的重心到轉軸的距離 l50 cm.(取 g10 m/s2，不計空氣阻力)圖 228(1)若在最高點水不流出來，求桶的最小速率；(2)若在最高點水桶的速率 v3 m/s，求水對桶底的壓力高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版解：(1)以水桶中的水為研究對象，在最高點恰好不流出來，說明水的重力恰好提供其做圓周運動所需的向心力，此時桶的速率最小此時有mgmv2l則所求的最小速率為(2)在最高點，水具有向下的向心加速度，處于失重狀態(tài)，其向心加速度的大小由桶底對水的壓力和水的重力決定高

11、一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版3. 質量相等的小球 A、B 分別固定在輕桿的中點及端點，當棒在光滑的水平面上繞 O 點勻速轉動，如圖 229 所示，求 A、B 兩球所受的拉力之比圖 229高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版解：隔離A、B受力分析，如圖9所示由于A、B放在水平面上，故GFN，又由A、B固定在同一根輕桿上，所以A、B的角速度相同，設角速度為，則由向心力公式可得對A：FOAFBAm2r對B：FABm22r而FBAFAB聯立以上式子得FOAFAB32.圖 9高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版要點4生活中的圓周運動1汽車通過橋的最高點時

12、，汽車所受的重力和橋對汽車的支持力在一條直線上，它們的合力提供汽車做圓周運動所需的向心力(1)凸形橋：如圖 2210 甲所示，當汽車通過橋的最高點時，汽車對橋的壓力小于汽車所受的重力重力 G 和支持力N 的合力為汽車做圓周運動的向心力，根據牛頓第二定律有 F向壓力高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版圖 2210(2)凹形橋：如圖 2210 乙所示，當汽車通過橋的最低點時，汽車對橋的壓力大于汽車所受的重力重力 G 和支持力N 的合力為汽車做圓周運動的向心力，根據牛頓第二定律有 F向高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版汽車過拱橋的分析方法對蕩秋千過程中通過最低點和游樂園里的過山車通過最低點、最

13、高點的分析同樣適用2在航天器中所有和重力有關的儀器都無法使用(1)彈簧測力計無法測量物體的重力，但仍能測量拉力或壓力的大小(2)無法用天平測量物體的質量高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版【例4】有一輛質量為 1.2 t 的小汽車駛上半徑為 50 m 的圓弧形拱橋，如圖 2211 所示求：(1)汽車到達橋頂的速度為 10 m/s 時對橋的壓力有多大？(2)汽車以多大的速度經過橋頂時恰好對橋沒有壓力作用而騰空？(3)設想拱橋的半徑增大到與地球半徑一樣，那么汽車要在這樣的橋面上騰空，速度要多大？(重力加速度 g 取 10 m/s2，地球半徑 R 取 6.4106 m)圖 2211高一物理課件：第

14、二章第二節(jié)向心力粵教版高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版4在用高級瀝青鋪設的高速公路上，汽車的設計時速是108 km/h.汽車在這種路面上行駛時，它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的 0.6 倍如果汽車在這種高速路的水平彎道上拐彎，假設彎道的路面是水平的，其彎道的最小半徑是多少？如果高速路上設計了圓弧拱橋做立交橋，要使汽車能夠安全通過圓弧拱橋，這個圓弧拱橋的半徑至少是多少？(取 g10 m/s2)高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版高一物理課件：第二章第二節(jié)向心力粵教版【例 5】(雙選)如圖 2212 所示，長為 L 的懸線固定在L2拉到跟懸點在同一水平面上無初速度釋放，小球運動到懸點正)圖 2212下方時懸線碰到釘子