第五章曲線運(yùn)動(dòng)

1、第五章第五章 曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)第七節(jié)第七節(jié) 向心力向心力所受合外力所受合外力_零零 什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)？什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)？ “勻速勻速”的含義是什么？的含義是什么？勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)是_速速曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)變變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變一定不等于一定不等于一定具有一定具有_。加速度加速度 那么物體所受的那么物體所受的合外力合外力有何特點(diǎn)？有何特點(diǎn)？ 加速度加速度又怎樣呢？又怎樣呢？一、感受向心力一、感受向心力閱讀課本閱讀課本觀察與思考觀察與思考：看看看看想想想想牽繩的手有什么感覺？牽繩的手有什么感覺？如果松手，將會(huì)如果松手，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？發(fā)生什么現(xiàn)象？增大或減小小物體的線速度，手的感覺有增大或

2、減小小物體的線速度，手的感覺有什么感覺？什么感覺？受到一個(gè)拉力的作用，且力的方向受到一個(gè)拉力的作用，且力的方向_變化變化不斷不斷OGNF小球受力分析：小球受力分析： ON與G相平衡，所以合力為FOFFFVVVO結(jié)論：結(jié)論：物體做勻速圓物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力周運(yùn)動(dòng)，合外力指向圓指向圓心心，且且與與_垂直垂直速度速度V1、向心力定義、向心力定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓指向圓心心的的合外力合外力。2、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：向心力的作用：向心力的作用：只改變線速度的方向只改變線速度的方向（或產(chǎn)生向（或產(chǎn)生向心加速度）心加速度）方向方向時(shí)刻發(fā)生變化時(shí)刻發(fā)生變化（始終指

3、向圓心且與速度方向（始終指向圓心且與速度方向垂直）垂直）向心力是根據(jù)力的作用向心力是根據(jù)力的作用效果效果來來命名命名的，它不是具的，它不是具有確定性質(zhì)的某種力。有確定性質(zhì)的某種力。向心力通常由重力、彈力、摩擦向心力通常由重力、彈力、摩擦力中的力中的某一個(gè)力某一個(gè)力，或，或幾個(gè)力的合力幾個(gè)力的合力所提供。所提供。結(jié)論結(jié)論向心力的大小向心力的大小F與物體質(zhì)量與物體質(zhì)量m、圓周、圓周半徑半徑r和角速度和角速度都有關(guān)系：都有關(guān)系：公式：公式：Fm r2根據(jù)根據(jù) 推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式：推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式：rv2vFmr3.向心力的公式： F=mw2r F=mv2/r F=mwv F=m(2/T)2

4、r=m(2f)2r =m(2n)2r圖圖2例：下列物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力分例：下列物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力分別由什么力提供？別由什么力提供？ 、人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)；、人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)；萬有引力萬有引力小球在光滑的水平桌面上運(yùn)動(dòng)；小球在光滑的水平桌面上運(yùn)動(dòng)；(如圖如圖1)小球在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；小球在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；(如圖如圖2)圖圖1細(xì)繩的拉力細(xì)繩的拉力小球重力和繩拉力的合力小球重力和繩拉力的合力例：下列物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力分例：下列物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力分別由什么力提供？別由什么力提供？ 玻璃球沿碗玻璃球沿碗(透明透明)的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)

5、動(dòng)；(如圖如圖3)(不計(jì)摩擦不計(jì)摩擦)使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻速使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒有相對(duì)滑動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒有相對(duì)滑動(dòng)。(如圖如圖4)圖圖3圖圖4小球重力和內(nèi)壁支持力的合力小球重力和內(nèi)壁支持力的合力臺(tái)面的靜摩擦力臺(tái)面的靜摩擦力1）在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒）在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體問以下幾種情況物體受問以下幾種情況物體受力情況及向心力來源？力情況及向心力來源？GNf2）小物體隨著圓）小物體隨著圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)盤一起做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)GNf3)細(xì)繩懸吊一小球，細(xì)繩懸吊一小球，小球在水平面上做小球在水平面上做圓錐

6、擺運(yùn)動(dòng)圓錐擺運(yùn)動(dòng)GTF合合T1T2例例1：一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，如果保：一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，如果保持半徑不變，使每秒轉(zhuǎn)速增加到原來的持半徑不變，使每秒轉(zhuǎn)速增加到原來的2倍倍所需向心力就比原來大所需向心力就比原來大3N，則物體原來的向，則物體原來的向心力為多大？心力為多大？1N例例2：A、B兩球都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩球都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球質(zhì)球質(zhì)量為量為B球的球的3倍，倍，A球在半徑球在半徑25cm的圓周上的圓周上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，B球在半徑球在半徑16cm的圓周上運(yùn)動(dòng)，的圓周上運(yùn)動(dòng)，A球球轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為30r/min，B球轉(zhuǎn)速為球轉(zhuǎn)速為75r/min，求，求A球所受向心力與球所受向心力與B球所

7、受向心力之比。球所受向心力之比。解：解：212215AABBABABBATTnnTnTn223 25 2 231 16 5 54ABA AABB Bm rFFm r 向向討論與交流討論與交流如圖，取一條細(xì)繩，一端如圖，取一條細(xì)繩，一端系一個(gè)小球，另一端用手系一個(gè)小球，另一端用手揮動(dòng)細(xì)繩，使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球受幾個(gè)揮動(dòng)細(xì)繩，使小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球受幾個(gè)力的作用？可以說小球受到重力、繩的拉力和向力的作用？可以說小球受到重力、繩的拉力和向心力三個(gè)力的作用嗎？為什么？心力三個(gè)力的作用嗎？為什么？不可以不可以說小球受到重力、繩的拉力和向心力三個(gè)力說小球受到重力、繩的拉力和向心力三個(gè)力的作用。的

8、作用。因?yàn)橄蛐牧κ歉鶕?jù)力的作用效果來命名的一種力，因?yàn)橄蛐牧κ歉鶕?jù)力的作用效果來命名的一種力，通常由重力、彈力、摩擦力中的通常由重力、彈力、摩擦力中的某一個(gè)力某一個(gè)力，或，或幾個(gè)幾個(gè)力的合力力的合力所提供。所提供。所以小球只受所以小球只受兩個(gè)力兩個(gè)力，重力和繩的拉力，重力和繩的拉力mgT例題例題1: 小球做小球做圓錐擺圓錐擺時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)L，與豎直方向成，與豎直方向成角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和角速度角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和角速度。OOmgTF小球受力：小球受力：豎直向下的重力豎直向下的重力G沿繩方向的拉力沿繩方向的拉力T小球的向心力：小球的向心力：由由T和和G的合力提供的合力提供解：解：Lmgtg