[理化生]56向心力自整理ppt課件

1、2srv= =tT22= ftTtsrOvv故故v=r勻速圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動=2rf=2nr =2n(而而n=f=1/T)主要物理量及單位：弧長主要物理量及單位：弧長(s):米米(m)；角度；角度()：弧度：弧度rad；頻率；頻率f：赫：赫Hz；周期；周期T：秒：秒s；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n：r/s；半徑；半徑(r):米米m；線速度；線速度v：m/s；角速度角速度：rad/s。所受合外力所受合外力_零零 什么是勻速圓周運(yùn)動？什么是勻速圓周運(yùn)動？ “勻速的含義是什么？勻速的含義是什么？勻速圓周運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動是_速曲線運(yùn)動速曲線運(yùn)動變變運(yùn)動形狀改動一定不等于一定不等于一定具有一定具有_。加速度加速度向向

2、心心加加速速度度1 1、定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體加速度指向、定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體加速度指向圓心，這個加速度稱為向心加速度圓心，這個加速度稱為向心加速度4 4、物理意義：描畫速度方向變化的快慢、物理意義：描畫速度方向變化的快慢2 2、符號：、符號：anan3 3、方向：一直指向圓心、方向：一直指向圓心5 5、闡明：勻速圓周運(yùn)動加速度的大小不變，、闡明：勻速圓周運(yùn)動加速度的大小不變，方向時辰改動，所以勻速圓周運(yùn)動不是勻變方向時辰改動，所以勻速圓周運(yùn)動不是勻變速運(yùn)動，是變加速運(yùn)動。向心加速度不改動速運(yùn)動，是變加速運(yùn)動。向心加速度不改動速度的大小，只改動速度的方向。速度的大小，只改動速度的方向

3、。指向圓心指向圓心二、向心加速度的表達(dá)式：二、向心加速度的表達(dá)式：an = v2ran = r2an = van = r 42T 2an = 42 f 2r 向向心心加加速速度度的的表表達(dá)達(dá)式式課標(biāo)定位課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的：1.了解向心力是一種效果力，了解向心力是一種效果力，其效果是產(chǎn)生向心加速度，方向總是指其效果是產(chǎn)生向心加速度，方向總是指向圓心向圓心2知道向心力大小與哪些要素有關(guān)，知道向心力大小與哪些要素有關(guān)，并能用來進(jìn)展計算并能用來進(jìn)展計算3知道在變速圓周運(yùn)動中向心力為合知道在變速圓周運(yùn)動中向心力為合力沿半徑方向的分力力沿半徑方向的分力重點(diǎn)難點(diǎn)：確定向心力的來源及運(yùn)用向重點(diǎn)難點(diǎn)：確

4、定向心力的來源及運(yùn)用向心力公式處理實踐問題心力公式處理實踐問題那么，是怎樣的合外力使物體做圓那么，是怎樣的合外力使物體做圓周運(yùn)動呢？周運(yùn)動呢？合外力的方向？合外力的方向？OGNFOOFFFVVVO結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動，結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動，合外力指向合外力指向圓心，且與圓心，且與_垂直垂直速度速度VN N與與G G相平衡，相平衡，所以合力為所以合力為F.F.定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體一定遭到一個定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體一定遭到一個指向圓心的合力，這個合力叫做向心力。指向圓心的合力，這個合力叫做向心力。方向時辰發(fā)生變化一直指向圓心且與速方向時辰發(fā)生變化一直指向圓心且與速度方向垂直度方向

5、垂直向心力的作用：只改動線速度的方向不改向心力的作用：只改動線速度的方向不改動速度大小動速度大小向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，它可以是某一個力，或者是幾個力的合力它可以是某一個力，或者是幾個力的合力來提供。來提供。受力分析時受力分析時, 不能不能多出一個向心力。多出一個向心力。公式：公式：Fn =man= mr2 Fn =man= mr2 = mv= mv2 /r= mr(2/T)2O OO OFn= FFn= F合合= F= F練：練：p253tanmgFF 合合向向G Gf fFNFN練：練：OORmmOrmgFNF合合mgFNF合合Fn=F合合mg

6、tan豎直方向豎直方向:FN cosmg程度方向程度方向:F合合=m2r豎直方向：豎直方向：FN cosmg程度方向：程度方向：F合合=m2 R sin 沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動的小球沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動的小球做變速圓周運(yùn)動的物體所受的力做變速圓周運(yùn)動的物體所受的力( (鏈球運(yùn)動鏈球運(yùn)動) )FO做變速圓周運(yùn)動的物體所受的力做變速圓周運(yùn)動的物體所受的力FFnFtFt Ft 切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改動速度的大切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改動速度的大小小. .Fn Fn 向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改動速度的方向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改動速度的方向向. .結(jié)論同時具有向心加速

7、度和切向加速度的圓周運(yùn)動結(jié)論同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動就是變速圓周運(yùn)動就是變速圓周運(yùn)動 ，勻速圓周運(yùn)動切向加速度為，勻速圓周運(yùn)動切向加速度為零。零。加速練：練：p265r r1 1r r2 2練：練：p264rmrvmFF22w 合合向向合合向向FF 3 3、向心力的大小、向心力的大小2 2、向心力的作用效果：改動速度的方向、向心力的作用效果：改動速度的方向1 1、向心力的方向：指向圓心、向心力的方向：指向圓心4 4、向心力的來源、向心力的來源Fn=m v2rFn=m r2Fn =m r 42T 2在勻速圓周運(yùn)動中，合力充任向心力在勻速圓周運(yùn)動中，合力充任向心力中心要點(diǎn)突破中心要

8、點(diǎn)突破2向心力是效果力向心力是效果力向心力因其方向時辰指向圓心而得名，故它向心力因其方向時辰指向圓心而得名，故它為效果力為效果力向心力的作用效果是只改動速度方向不改動向心力的作用效果是只改動速度方向不改動速度大小它不是具有特定性質(zhì)的某種力，速度大小它不是具有特定性質(zhì)的某種力，任何性質(zhì)的力都可以作為向心力受力分析任何性質(zhì)的力都可以作為向心力受力分析時不分析向心力時不分析向心力3向心力的來源向心力的來源在勻速圓周運(yùn)動中合外力一定是向心力；非在勻速圓周運(yùn)動中合外力一定是向心力；非勻速圓周運(yùn)動中，沿半徑方向的合外力提供勻速圓周運(yùn)動中，沿半徑方向的合外力提供向心力向心力向心力是按力的作用效果命名的，充任

9、向心向心力是按力的作用效果命名的，充任向心力的力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，力的力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力對各種也可以是各力的合力或某力的分力對各種情況下向心力的來源應(yīng)明確情況下向心力的來源應(yīng)明確4向心力是變力向心力是變力向心力的方向指向圓心，與線速度方向垂直，向心力的方向指向圓心，與線速度方向垂直，方向時辰在改動，故向心力為變力方向時辰在改動，故向心力為變力即時運(yùn)用即時運(yùn)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1以下關(guān)于向心力的說法正確的選項是以下關(guān)于向心力的說法正確的選項是()A向心力只能是圓心上物體施加的力向心力只能是圓心上物體施加的力B

10、向心力是物體所受諸力沿半徑指向圓向心力是物體所受諸力沿半徑指向圓心的合力心的合力C一個物體受多個力，那么向心力只能一個物體受多個力，那么向心力只能由這多個力中指向圓心的力合成由這多個力中指向圓心的力合成D向心力一定是物體遭到的合力向心力一定是物體遭到的合力解析：選解析：選B.向心力是物體所受合力沿半徑方向心力是物體所受合力沿半徑方向的分力，它可以是物體所受力中的一個，向的分力，它可以是物體所受力中的一個，也可以是某一個力的分力，還可以是某些力也可以是某一個力的分力，還可以是某些力的合力，所以的合力，所以A、C錯誤，錯誤，B正確；在勻速圓正確；在勻速圓周運(yùn)動中向心力是物體遭到的合力，但在變周運(yùn)動

11、中向心力是物體遭到的合力，但在變速圓周運(yùn)動中向心力不是物體遭到的合力，速圓周運(yùn)動中向心力不是物體遭到的合力，D錯錯即時運(yùn)用即時運(yùn)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2如圖如圖561所示，所示，A、B兩球穿過光滑兩球穿過光滑程度桿，兩球間用一細(xì)繩銜接，當(dāng)該安裝繞程度桿，兩球間用一細(xì)繩銜接，當(dāng)該安裝繞豎直軸豎直軸OO勻速轉(zhuǎn)動時，兩球在桿上恰好不勻速轉(zhuǎn)動時，兩球在桿上恰好不發(fā)生滑動，假設(shè)兩球質(zhì)量之比發(fā)生滑動，假設(shè)兩球質(zhì)量之比mA mB2 1，那么，那么A、B兩球的兩球的()圖圖561A運(yùn)動半徑之比為運(yùn)動半徑之比為1 2B加速度大小之比為加速度大小之比為1 2C線速度大小之比為線速度大小之比為

12、1 2D向心力大小之比為向心力大小之比為1 2課堂互動講練課堂互動講練 (2021年成都高一檢測年成都高一檢測)如圖如圖562所示，所示，小物體小物體A與圓盤堅持相對靜止，跟著圓盤一與圓盤堅持相對靜止，跟著圓盤一同做勻速圓周運(yùn)動，那么同做勻速圓周運(yùn)動，那么()圖圖562類型一對向心力來源的調(diào)查對向心力來源的調(diào)查例例1AA受重力、支持力，兩者的合受重力、支持力，兩者的合力提供向心力力提供向心力BA受重力、支持力和指向圓心受重力、支持力和指向圓心的摩擦力，摩擦力充任向心力的摩擦力，摩擦力充任向心力CA受重力、支持力、向心力、受重力、支持力、向心力、摩擦力摩擦力D以上均不正確以上均不正確【精講精析】

13、【精講精析】A物體隨程度轉(zhuǎn)臺做勻速圓物體隨程度轉(zhuǎn)臺做勻速圓周運(yùn)動時，遭到重力周運(yùn)動時，遭到重力G和平臺對它的支持力和平臺對它的支持力FN，是一對平衡力故不能成為維持物體，是一對平衡力故不能成為維持物體做勻速圓周運(yùn)動所需求的向心力那么是什做勻速圓周運(yùn)動所需求的向心力那么是什么力提供向心力呢？由于么力提供向心力呢？由于A物體僅與平臺接物體僅與平臺接觸，除了受重力觸，除了受重力G和支持力和支持力FN外，只能夠遭外，只能夠遭到平臺對它的靜摩擦力的作用根據(jù)靜摩擦到平臺對它的靜摩擦力的作用根據(jù)靜摩擦力的特點(diǎn)，該靜摩擦力的方向應(yīng)與力的特點(diǎn)，該靜摩擦力的方向應(yīng)與A相對于相對于平平臺運(yùn)動趨勢方向相反，但這個相對

14、運(yùn)動趨勢臺運(yùn)動趨勢方向相反，但這個相對運(yùn)動趨勢方向不易判別，我們可以由牛頓第二定律及方向不易判別，我們可以由牛頓第二定律及勻速圓周運(yùn)動的特點(diǎn)來分析因物體勻速圓周運(yùn)動的特點(diǎn)來分析因物體A的加的加速度必定指向圓心，故產(chǎn)生加速度的靜摩擦速度必定指向圓心，故產(chǎn)生加速度的靜摩擦力力Ff必定指向圓心，所以必定指向圓心，所以B正確正確C選項的選項的錯誤在于多加了一個向心力，該當(dāng)明確這里錯誤在于多加了一個向心力，該當(dāng)明確這里的向心力就是靜摩擦力的向心力就是靜摩擦力【答案】【答案】B【方法總結(jié)】做圓周運(yùn)動的物體需求向【方法總結(jié)】做圓周運(yùn)動的物體需求向心力，勻速圓周運(yùn)動所需的向心力來源于合心力，勻速圓周運(yùn)動所需的

15、向心力來源于合外力，非勻速圓周運(yùn)動所需的向心力來源于外力，非勻速圓周運(yùn)動所需的向心力來源于沿半徑方向的合力沿半徑方向的合力 如圖如圖564所示，一個豎直放置的圓所示，一個豎直放置的圓錐筒可繞其中心軸錐筒可繞其中心軸OO轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗糙，轉(zhuǎn)動，筒內(nèi)壁粗糙，筒口半徑和筒高分別為筒口半徑和筒高分別為R和和H，筒內(nèi)壁，筒內(nèi)壁A點(diǎn)點(diǎn)的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為的高度為筒高的一半內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的小物塊求：的小物塊求：類型二處理圓周運(yùn)動問題的處理圓周運(yùn)動問題的根本方法根本方法例例2圖圖564(1)當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁當(dāng)筒不轉(zhuǎn)動時，物塊靜止在筒壁A點(diǎn)遭到點(diǎn)遭到的摩擦力和支持力的大??；的摩擦力

16、和支持力的大?。?2)當(dāng)物塊在當(dāng)物塊在A點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其所遭點(diǎn)隨筒做勻速轉(zhuǎn)動，且其所遭到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度到的摩擦力為零時，筒轉(zhuǎn)動的角速度【精講精析】【精講精析】(1)物塊靜止時，分析受力如物塊靜止時，分析受力如圖圖565所示，所示，由平衡條件有由平衡條件有FfmgsinFNmgcos圖圖565【題后反思】處置圓周運(yùn)動的動力學(xué)問題【題后反思】處置圓周運(yùn)動的動力學(xué)問題時，在明確研討對象以后，首先要留意兩個時，在明確研討對象以后，首先要留意兩個問題：問題：(1)確定研討對象運(yùn)動的軌道平面和圓心的確定研討對象運(yùn)動的軌道平面和圓心的位置，以便確定向心力的方向例如此題小位置，以便確定向

17、心力的方向例如此題小物塊在程度面上做勻速圓周運(yùn)動，小球做圓物塊在程度面上做勻速圓周運(yùn)動，小球做圓周運(yùn)動的圓心就在同一程度面上周運(yùn)動的圓心就在同一程度面上(2)向心力是根據(jù)力的效果命名的，在分析向心力是根據(jù)力的效果命名的，在分析做圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)受力的情況時，切不可在做圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)受力的情況時，切不可在物體的相互作用力物體的相互作用力(重力、彈力、摩擦力等重力、彈力、摩擦力等)以外再添加一個向心力以外再添加一個向心力變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2(2021年無錫高一檢測年無錫高一檢測)如圖如圖567所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于程度面，圓錐筒固定不動，有兩個質(zhì)垂直

18、于程度面，圓錐筒固定不動，有兩個質(zhì)量相等的小球量相等的小球A和和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的程度面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，那么以下所示的程度面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，那么以下說法中正確的選項是說法中正確的選項是()圖圖567AA球的線速度必定大于球的線速度必定大于B球的線速度球的線速度BA球的角速度必定小于球的角速度必定小于B球的角速度球的角速度CA球的運(yùn)動周期必定小于球的運(yùn)動周期必定小于B球的運(yùn)動周期球的運(yùn)動周期DA球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥谇驅(qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘那驅(qū)ν脖诘膲毫毫馕觯哼x解析：選AB.小球小球A和和B的受力情況如下圖，的受力情況如下圖，由圖可知，兩球的向心力

19、都來源于重力由圖可知，兩球的向心力都來源于重力mg和支持力和支持力FN的合力，建立如下圖的坐標(biāo)系，的合力，建立如下圖的坐標(biāo)系，那么有：那么有：FN1FNsinmgFN2FNcosFn所以所以Fnmgcot.也就是說也就是說FN在指向圓心方向的分力，即在指向圓心方向的分力，即Fnmgcot提供小球做圓周運(yùn)動所需的向心力，提供小球做圓周運(yùn)動所需的向心力，可見可見A、B兩球受力情況完全一樣兩球受力情況完全一樣 (2021年廣州高一檢測年廣州高一檢測)如圖如圖568所示，所示，細(xì)繩一端系著質(zhì)量細(xì)繩一端系著質(zhì)量M0.6 kg的物體的物體A靜止靜止在程度轉(zhuǎn)臺上，另一端經(jīng)過輕質(zhì)小滑輪在程度轉(zhuǎn)臺上，另一端經(jīng)過

20、輕質(zhì)小滑輪O吊吊著質(zhì)量著質(zhì)量m0.3 kg的物體的物體B.A與滑輪與滑輪O的間隔的間隔為為0.2 m，且與程度面的最大靜摩擦力為，且與程度面的最大靜摩擦力為2 N，為使為使B堅持靜止形狀，程度轉(zhuǎn)臺做圓周運(yùn)動堅持靜止形狀，程度轉(zhuǎn)臺做圓周運(yùn)動的角速度的角速度應(yīng)在什么范圍內(nèi)？應(yīng)在什么范圍內(nèi)？(g取取10 m/s2)類型三圓周運(yùn)動中的臨界問題圓周運(yùn)動中的臨界問題例例3圖圖568【思緒點(diǎn)撥】解答此題時應(yīng)把握以下兩【思緒點(diǎn)撥】解答此題時應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：點(diǎn)：(1)留意分析物體所受靜摩擦力的大小和方留意分析物體所受靜摩擦力的大小和方向隨圓盤轉(zhuǎn)速的變化而變化向隨圓盤轉(zhuǎn)速的變化而變化(2)物體所受靜摩擦力到達(dá)了最

21、大靜摩擦力，物體所受靜摩擦力到達(dá)了最大靜摩擦力，此時對應(yīng)的角速度也到達(dá)了臨界值此時對應(yīng)的角速度也到達(dá)了臨界值故故的取值范圍為的取值范圍為2.89 rad/s6.45 rad/s.【答案】【答案】2.89 rad/s6.45 rad/s【方法總結(jié)】圓周運(yùn)動中的臨界問題的【方法總結(jié)】圓周運(yùn)動中的臨界問題的分析與求解分析與求解(不只是豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動不只是豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動中存在臨界問題，其他許多問題中也有臨界中存在臨界問題，其他許多問題中也有臨界問題問題)對這類問題的求解普通都是先假設(shè)對這類問題的求解普通都是先假設(shè)出某量到達(dá)最大或最小的臨界情況，進(jìn)而建出某量到達(dá)最大或最小的臨界情況，進(jìn)而建立

22、方程求解立方程求解例：如圖，半徑為例：如圖，半徑為r r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為數(shù)為，現(xiàn)要使小橡皮不落下，那么圓筒的角速，現(xiàn)要使小橡皮不落下，那么圓筒的角速度至少多大？度至少多大？解析：小橡皮受力分析如圖。解析：小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時，有：小橡皮恰不下落時，有： Ff=mg Ff=mg其中：其中：Ff=FNFf=FN而由向心力公式：而由向心力公式： FN=m2r FN=m2r解以上各式得：解以上各式得：GFfFNrg2 2 關(guān)于向心力的說法中正確的選項是關(guān)于向心力的說法中正確的選項是( )( )A.A.物體遭到合外力指向圓心時物體做勻速圓物體遭到合外力指向圓心時物體做勻速圓周運(yùn)動周運(yùn)動B.B.向心力是指向圓心方向的合力，是根據(jù)力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的作用效果命名