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物體受到的合力與運(yùn)動的關(guān)系如何?1、當(dāng)物體受到的F合=0時,物體做勻速直線運(yùn)動或靜止。2、當(dāng)物體受到的F合與速度V在同一條直線上時,物體做變速直線運(yùn)動3、當(dāng)物體受到的F合與速度V不在同一直線上時,物體做曲線運(yùn)動溫故而知新:第二講向心力向心加速度地球公轉(zhuǎn)地球圍繞太陽轉(zhuǎn)花樣滑冰
這些物體為什么會做圓周運(yùn)動?視頻提問
什么是勻速圓周運(yùn)動?“勻速”的含義是什么?那么勻速圓周運(yùn)動物體所受的合外力有何特點(diǎn)?加速度又怎樣呢?勻速圓周運(yùn)動是變速曲線運(yùn)動變速曲線運(yùn)動運(yùn)動狀態(tài)改變一定受到合外力一定存在加速度實(shí)驗探究:步驟一:拉住繩子一端,使小球在桌面上做勻速圓周運(yùn)動。觀察與思考:1.小球為何做勻速圓周運(yùn)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(diǎn)?這個力起什么作用?3.一旦線斷或松手,結(jié)果如何?O受力分析:
O結(jié)論:N與G相抵消,所以合力為TNGT結(jié)論:做勻速圓周運(yùn)動的物體,合外力指向圓心,與速度V垂直,只改變速度的方向。OTTTVVVO力與運(yùn)動分析:做圓周運(yùn)動的物體所受到的始終指向圓心的合外力,叫向心力。
2.特點(diǎn):方向始終與V垂直,指向圓心。
是變力3.作用效果:
只改變物體的線速度方向,不會改變線速度的大小一.向心力1.定義:OFFFVVVO(1)物體相對轉(zhuǎn)盤靜止,隨盤做勻速圓周運(yùn)動GNfF向=F合=f實(shí)例分析:(2)圓錐擺GTF合rθ向心力由拉力T和重力G的合力提供。
(3)玻璃球沿碗壁做勻速圓周運(yùn)動思考:向心力是按照性質(zhì)還是按照作用效果命名的?2、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,或幾個力的在半徑方向的合力所提供。1、向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的,不是性質(zhì)的力,(也可以說不是實(shí)際存在的力)受力分析時不要重復(fù)考慮。
4、向心力的來源:
(b)思考:是不是所有的圓周運(yùn)動的合外力都是向心力,都指向圓心呢?勻速圓周運(yùn)動的向心力就是物體受到的合外力;非勻速圓周運(yùn)動的向心力不是物體受到的合外力,而是半徑方向的合力所提供。FG小結(jié)一:圓周運(yùn)動向心力的特點(diǎn)1.勻速圓周運(yùn)動:物體其向心力由其所受合外力提供.即F合=F向2.變速圓周運(yùn)動:合外力并不指向圓心.沿半徑方向的合外力等于向心力,產(chǎn)生向心加速度,改變線速度的方向.沿切線方向的合外力產(chǎn)生切向加速度,改變線速度的大小.例2.關(guān)于向心力,下列說法正確的是()A.物體由于做圓周運(yùn)動而產(chǎn)生了指向圓心的力就是向心力B.向心力不能改變做圓周運(yùn)動物體速度的大小C.做勻速圓周運(yùn)動的物體,其向心力是不變的D.做圓周運(yùn)動的物體,其所受合外力的方向一定是指向圓心猜想:向心力大小可能與_________________因素有關(guān)質(zhì)量、半徑、線速度3、感受向心力的大?。?)手握繩結(jié)A,每秒1周。感受繩子拉力大小。(2)手握繩結(jié)B,每秒1周。感受繩子拉力大小。(3)手握繩結(jié)A,每秒2周。感受繩子拉力大小。(4)換一個物體,手握繩結(jié)A,每秒2周。感受繩子拉力大小。
實(shí)驗方法——控制因素(變量)法實(shí)驗儀器——向心力演示器1.F與m的關(guān)系保持r、ω一定2.F與r的關(guān)系保持m、ω一定3.F與v的關(guān)系保持r、m一定轉(zhuǎn)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(biāo)尺演示器構(gòu)造原理分析:小球靜止GFNG勻速圓周運(yùn)動FNF′F原理分析:向心力的大小:F=mv2/r線速度一定時,向心力與半徑成反比F=mrω2角速度一定時,向心力與半徑成正比根據(jù)r,ω,v,f,T的關(guān)系可知,受力分析向心力來源向心力方程例1.圓周運(yùn)動向心力分析例3.如圖所示,A、B兩個小球,質(zhì)量相等,用一根輕繩相連,另有一根輕繩的兩端分別連接O點(diǎn)和B點(diǎn),讓小球繞O點(diǎn)在光滑水平面上以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動,若OB繩上的拉力為,AB繩上的拉力為,OB=AB,則()A. B.C. D.·OBA(1)由牛頓第二定律我們知道,力決定加速度,那么向心加速度由誰產(chǎn)生?方向如何?(3)怎樣推導(dǎo)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(chǎn)生,據(jù)牛頓運(yùn)動定律得到:這個加速度的方向與向心力的方向相同,F(xiàn)向=F合=mω2rF合=ma二、向心加速度1、概念:向心力產(chǎn)生的加速度2、方向:總是沿半徑指向圓心,時刻變化,始終與線速度互相垂直,是一個變加速度。3、意義:描述線速度方向變化快慢的物理量。勻速圓周運(yùn)動是加速度方向不斷改變的變加速運(yùn)動4、大?。赫f明:和也適用于變速圓周運(yùn)動(瞬時值)關(guān)于勻速圓周運(yùn)動,下列說法正確的是()A、勻速圓周運(yùn)動是一種勻速運(yùn)動B、勻速圓周運(yùn)動是一種勻變速運(yùn)動C、勻速圓周運(yùn)動是一種變加速運(yùn)動D、物體做圓周運(yùn)動時其向心力不改變線速度的大小CD三、勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析
①明確做勻速圓周運(yùn)動物體的圓周軌跡,確定圓心和軌道半徑(定圓心,找半徑,劃軌跡)②對物體進(jìn)行受力分析,合外力(向心力)方向一定指向圓心③半徑方向列向心力方程:例4.如圖所示,用細(xì)線吊著一個質(zhì)量為m的小球,使小球在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動,擺線長為L,擺線與豎直方向的夾角是,求:(1)擺線的拉力T(2)小球運(yùn)動的線速度的大小(3)小球運(yùn)動的角速度和周期例6.如圖所示,一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動。有兩個質(zhì)量相等的小球A、B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平同內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,則下列說法中正確的是() A.A球的線速度必定大于B球的線速度 B.A球的角速度必定小于B球的線速度 C.A球的運(yùn)動周期必定小于B球的運(yùn)動周期 D.A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫?.如圖,質(zhì)點(diǎn)以一定速度射入虛線所圈的正方形區(qū)域,在區(qū)域內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動.開始進(jìn)入時,速度方向與左邊界垂直,經(jīng)過時間t,質(zhì)點(diǎn)從區(qū)域右方射出時的速度方向轉(zhuǎn)過角,質(zhì)點(diǎn)沿垂直射入的速度方向的位移為h,求:(1)質(zhì)點(diǎn)的速率;(2)圓周半徑r.hvv①明確做勻速圓周運(yùn)動物體的圓周軌跡,確定圓心和軌道半徑(定圓心,找半徑,劃軌跡)(瞬時情況)②對物體進(jìn)行受力分析,求出半徑方向的合外力即為向心力(瞬時值)③半徑方向列向心力方程:四、變速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析例5.如圖為工廠的行車示意圖,設(shè)鋼絲長3m,用它吊著質(zhì)量為2.7t的鑄件,行車以2m/s的速度勻速行駛,當(dāng)行車突然剎車停止運(yùn)動時,鋼絲受到的拉力為多大?圓周運(yùn)動的臨界問題做圓周運(yùn)動的物體,經(jīng)常會由于速度過大,向心力不夠提供加速度,而做離心運(yùn)動,達(dá)到平衡后再重新做圓周運(yùn)動。例8.如右圖所示,一個光滑的圓錐體固定在水平桌面上,其軸線沿豎直方向,母線與軸線之間的夾角為θ=30o,一條長為L的繩(質(zhì)量不計),一端固定在圓錐體的頂點(diǎn)O處,另一端拴著一個質(zhì)量為m的小物體(物體可看作質(zhì)點(diǎn))物體以速率v繞圓錐體的軸線做水平勻速圓周運(yùn)動,求:(1)當(dāng)時,求繩對物體的拉力(2)當(dāng)時,求繩對物體的拉力課堂小結(jié)一、向心力:⑴大?。?/p>
⑵方向:⑶特點(diǎn):
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