第二章第2節(jié)向心力和向心加速度

第二章勻速圓周運動2、勻速圓周運動的向心力和向心加速度這些物體為什么會做圓周運動？活動：感受向心力（P25）1、拉力的方向是怎樣的？2、增大旋轉(zhuǎn)半徑，拉力怎樣變化？3、減小旋轉(zhuǎn)的速度，拉力怎樣變化？4、松手后物體還能維持圓周運動嗎？5、換一個質(zhì)量較大的鐵球進行實驗，拉力怎樣變化？沿著繩的方向拉力變大（角速度不變）拉力變小物體沿切線方向飛出，不再做圓周運動拉力變大一、向心力討論交流（書P25）觀察右圖中的兩幅照片，思考●月球、“旋轉(zhuǎn)秋千”做勻速圓周運動時，它們會受到沿圓周切線方向的力的作用嗎？●月球、“旋轉(zhuǎn)秋千”做勻速圓周運動時，它們的合力是否改變速度的大小？其方向與線速度方向有什么關(guān)系？小球在桌面上做勻速圓周運動時的受力分析：

O

結(jié)論：1、FN與G相抵消，所以合力為F

2、合力方向指向圓心FNGF結(jié)論：合外力指向圓心，與速度V垂直,只改變速度的方向，不改變速度的大小。OFFFVVVO小球在桌面上做勻速圓周運動時的力與運動分析：旋轉(zhuǎn)秋千：GFF1F2結(jié)論：F2就是物體所受合力，方向指向圓心。1、定義：物體做勻速圓周運動時所受的合力方向始終指向圓心，這個指向圓心的力就叫做向心力。2、特點：方向與速度垂直，始終指向圓心（變力）。3、作用效果：

只改變V的方向,不改變V的大小。4、理解：①向心力是以效果命名的力,可以由彈力提供，也可以由其他性質(zhì)的力提供，可以由一個力提供，也可以由幾個力的合力提供。它不是除重力\彈力\摩擦力外又增加了的另一個力。②如果沒有向心力，做圓周運動的物體由于慣性將沿圓周的切線方向飛出。小球在桌面上做勻速圓周運動

O

向心力：繩子拉力F提供F向=F合=FFNGF二、向心力的來源衛(wèi)星繞地球運行FFF

向心力：地球?qū)πl(wèi)星的吸引力F提供F向=F

物體相對轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運動GFNfGFNf向心力：轉(zhuǎn)盤對物體的靜摩擦力提供F向=F合=f旋

轉(zhuǎn)

秋

千：GFF1F2向心力：

由繩子拉力的分力提供F向=F合=F2圓錐擺FTrθOF合G三、向心力的大小實驗探究：探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。1、實驗儀器——向心力演示器轉(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尺演示器構(gòu)造2、原理分析：小球靜止GFN手推檔板G勻速圓周運動FNF′F

3、實驗方法——控制變量法（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ω的關(guān)系保持r、m一定結(jié)論:F

∝m結(jié)論:F

∝

r結(jié)論:F

∝ω2F

＝mω2r由v＝ωr，可得F=mv2/r由ω

＝2π/T可得：F=mr（2π/T）2各量均用國際制單位表示，則K=1，

F＝mω2r4、實驗結(jié)論：向心力的大小F=mrω2F=mv2/r①、當r、ω一定時，向心力與質(zhì)量成正比②、當m、r一定時，角速度越大，向心力越大③、當m、ω一定時，運動半徑越大，向心力越大討論與交流P27：

為什么在向心力大小的兩個表達式中，一個式子中向心力的大小與半徑成正比，而另一個式子中向心力的大小與半徑成反比？它們相互矛盾嗎？四、向心加速度（1）向心加速度由誰產(chǎn)生？方向如何？向心加速度由向心力產(chǎn)生，據(jù)牛頓運動定律得到：這個加速度的方向與向心力的方向相同（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？向心加速度是描述速度方向變化快慢的物理量。向心力公式:F向

=F合=mrω2

=推導:

向心加速度的大小與方向根據(jù)牛頓第二定律:F合=ma或⒈定義:由向心力產(chǎn)生的加速度叫向心加速度。⒉方向:沿半徑指向圓心方向不斷變化，是變加速運動

大小:a=rω2

或a=

單位：米每二次方秒（m/s2）v2r⒊物理意義:它是表示速度方向變化快慢的物理量。說明:向心力和向心加速度的公式同樣適用于一般的圓周運動四、向心加速度：例1（書P29）練習3、例題（書P28）例題2：上海在北緯31°，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(shè)地球半徑R=6400km，COS31°=0.86）AORr分析：首先應(yīng)明確物體做勻速圓周運動；再確定圓周軌跡、圓心及半徑。解：物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度ω=2π/TO′圓周半徑r=R?cos31°∴a=rω2

=R?cos31°?(2π/T)2代入數(shù)據(jù)可得a=2.9×1