向心力與向心加速度課件

第4章勻速圓周運(yùn)動(dòng)第2節(jié)向心力與向心加速度第4章勻速圓周運(yùn)動(dòng)第2節(jié)向心力與向心加速度物體受到的合力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系如何？1、當(dāng)物體受到的F合=0時(shí)，物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。2、當(dāng)物體受到的F合與速度V在同一條直線上時(shí)，物體做變速直線運(yùn)動(dòng)3、當(dāng)物體受到的F合與速度V不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)回顧：物體受到的合力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系如何？1、當(dāng)物體受到的F合=0時(shí)，

這些物體為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)？這些物體為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)？復(fù)習(xí)提問(wèn)：圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度）改變一定受到外力一定存在加速度復(fù)習(xí)提問(wèn)：圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（速度）改變一定受3、若細(xì)線突然剪斷，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？2、合外力有何特點(diǎn)？思考與分析1、小球受哪幾個(gè)力的作用？3、若細(xì)線突然剪斷，將會(huì)看到什么現(xiàn)象？2、合外力有何特點(diǎn)？思OGFNF小球受力分析：

OFN與G相平衡，所以合力為F（繩子的拉力）若細(xì)線突然剪斷，小球?qū)⒀卦擖c(diǎn)的切線方向飛出。OGFNF小球受力分析：OFN與G相平衡，所以合力為F（一、向心力NGTGTN（1）向心力:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，受到的始終指向圓心的合力稱為向心力。O一、向心力NGTGTN（1）向心力:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，受到的F向F向vvvF向方向：時(shí)刻指向圓心，始終與速度方向垂直,即向心力永遠(yuǎn)不做功；。作用效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小。OF向F向vvvF向方向：時(shí)刻指向圓心，始終與速度方向垂直,即

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？①人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)；②物塊隨圓筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；（如圖2）③小球在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；（如圖3）④玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；（如圖4）（不計(jì)摩擦）⑤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(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。（如圖5）

圖2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？圖2衛(wèi)星繞地球運(yùn)行VF衛(wèi)星繞地球運(yùn)行VF

（3）實(shí)例分析（3）實(shí)例分析TGF合TGT1T2（2）圓錐擺運(yùn)動(dòng)OOTGF合TGT1T2（2）圓錐擺運(yùn)動(dòng)OO

玻璃球沿碗壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)玻璃球沿碗壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

（3）實(shí)例分析（3）實(shí)例分析思考：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(gè)力，或者是某個(gè)力的分力，或幾個(gè)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(lái)命名的，不是性質(zhì)的力,(也可以說(shuō)不是實(shí)際存在的力)受力分析時(shí)不要重復(fù)考慮。

4、向心力的來(lái)源：

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(b)思考：是不是所有的圓周運(yùn)動(dòng)的合外力都是向心力，都指向圓心呢？勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是物體受到的合外力；非勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(b)思考：是不是所有的圓周運(yùn)動(dòng)的合外力都是向心力，都指猜想：向心力大小可能與_________________因素有關(guān)質(zhì)量、半徑、角速度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(gè)物體，手握繩結(jié)A，每秒2周。感受繩子拉力大小。猜想：向心力大小可能與_________________（2）演示實(shí)驗(yàn)：用向心力演示器演示（2）演示實(shí)驗(yàn)：用向心力演示器演示GN小球靜止介紹:向心力演示儀GN小介紹:向心力演示儀介紹:向心力演示儀手推檔板介紹:向心力演示儀手1、F與m的關(guān)系保持r、ω一定保持r、m一定3、F與r的關(guān)系保持m、ω一定2、F與ω的關(guān)系M越大，F(xiàn)越大r越大，F(xiàn)越大ω越大，F(xiàn)越大向心力演示儀——控制變量法1、F與m的關(guān)系保持r、ω一定保持r、m一定3、F與r的關(guān)系根據(jù)r,ω,v,f,T的關(guān)系可知，F(xiàn)n＝mrω2Fn＝mrω2=mv2/r=4π2mr/T2=4π2mrf2結(jié)論：精確的實(shí)驗(yàn)表明：物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。即：根據(jù)r,ω,v,f,T的關(guān)系可知，F(xiàn)n＝mrω2Fn＝mrω（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(shuí)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(dòng)定律得到：這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同，F(xiàn)向

=F合=mω2rF合=ma（1）由牛頓第二定律我們知道，力決定加速度，那么向心加速度由二、向心加速度1、概念：向心力產(chǎn)生的加速度2、方向：總是指向圓心，時(shí)刻變化是一個(gè)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(dòng)是加速度方向不斷改變的變加速運(yùn)動(dòng)4、大小：說(shuō)明：和也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)(瞬時(shí)值)二、向心加速度1、概念：向心力產(chǎn)生的加速度2、方向：總是指向1、關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)B、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻變速運(yùn)動(dòng)C、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)D、物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)其向心力不改變線速度的大小CD2、質(zhì)量為m=1kg的物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω=2rad/s,如果物體到轉(zhuǎn)盤圓心的距離為R=0.5m,求物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度及其受到的靜摩擦力大小?ωO課堂練習(xí)：1、關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）3、A、B兩球都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球質(zhì)量為B球的3倍，A球在半徑25cm的圓周上運(yùn)動(dòng)，B球在半徑16cm的圓周上運(yùn)動(dòng)，A球轉(zhuǎn)速為30r/min，B球轉(zhuǎn)速為75r/min，求A球所受向心力與B球所受向心力之比?4、線的一端系一個(gè)重物，手執(zhí)線的另一端，使重物在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速（角速度）相同時(shí)，線長(zhǎng)易斷，還是線短易斷？為什么？如果重物運(yùn)動(dòng)時(shí)系線被桌上的一個(gè)釘子擋住，隨后重物以不變的速率在系線的牽引下繞釘子做圓周運(yùn)動(dòng)。系線碰釘子時(shí)，是釘子離重物越遠(yuǎn)線易斷，還是離重物越近線易斷？為什么？3、A、B兩球都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球質(zhì)量為B球的3倍，A球在課堂小結(jié)一、向心力：⑴大小：⑵方向：沿半徑指向圓心，是變力。⑶特點(diǎn)：F與V始終垂直,方向不斷變化。⑷來(lái)源：重力、彈力、摩擦力或某個(gè)力的分力，或幾個(gè)力的在半徑方向的合力所提供。或：F=mv2rF=mω2r二、向心加速度:⑴大小:

a=ω2r

或a=V2/r⑵方向:沿半徑指向圓心，方向不斷變化，是變加速運(yùn)動(dòng)。⑶物理意義:表示速度方向變化快慢的物理量。

課堂小結(jié)一、向心力：或：F=mv2rF=mω2【課堂練習(xí)】請(qǐng)分析以下圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來(lái)源?！菊n堂練習(xí)】請(qǐng)分析以下圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來(lái)源。課堂練習(xí)1、關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)B、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻變速運(yùn)動(dòng)C、勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)D、物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)其向心力不改變線速度的大小CD2、分析下圖中物體A、B、C的受力情況，并說(shuō)明這些物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力的來(lái)源。BωAωωCθA的向心力源自轉(zhuǎn)盤對(duì)它的摩擦力B的向心力源自筒壁對(duì)它的壓力C的向心力源自繩對(duì)它的拉力和它受到重力的合力NNGGGffT課堂練習(xí)1、關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（3、線的一端系一個(gè)重物，手執(zhí)線的另一端，使重物在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速（角速度）相同時(shí)，線長(zhǎng)易斷，還是線短易斷？為什么？如果重物運(yùn)動(dòng)時(shí)系線被桌上的一個(gè)釘子擋住，隨后重物以不變的速率在系線的牽引下繞釘子做圓周運(yùn)動(dòng)。系線碰釘子時(shí)，是釘子離重物越遠(yuǎn)線易斷，還是離重物越近線易斷？