向心力教學(xué)講解課件

第6節(jié)向心力第6節(jié)向心力1OFNFO思考：物體為什么能做圓周運(yùn)動(dòng)而不沿圓周飛出去？受到力的作用，產(chǎn)生一個(gè)始終指向圓心的向心加速度，使物體速度方向隨時(shí)變化。向心加速度由什么力產(chǎn)生？根據(jù)牛頓第二定律，是指向圓心的合外力提供的。GOFNFO思考：物體為什么能做圓周運(yùn)動(dòng)而不沿圓周飛出去？受到2O'ωOθlmTmgF合一、向心力（1）定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合外力總是指向圓心，這個(gè)力叫做向心力（用Fn表示）。（2）向心力來源：θωθmOrmgNF合ωmgNrf靜注意：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力是由合力提供，命名為向心力，是按效果命名的，受力分析時(shí)，并不存在這個(gè)力，因此受力分析時(shí)，不能說受到向心力。超鏈接O'ωOθlmTmgF合一、向心力（1）定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3（3）大?。海?）方向：始終指向圓心（時(shí)刻變化）（5）作用效果：只改變速度方向，不改變速度大小。二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)與變速圓周運(yùn)動(dòng)OO勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度只改變速度方向，不改變速度大小，所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)切向加速度不改變速度方向，只改變速度大小，所以做變速圓周運(yùn)動(dòng)（3）大?。海?）方向：始終指向4三、所需向心力和提供向心力區(qū)別O'ωOθlmTmgF合ωmgNrf靜三、所需向心力和提供向心力區(qū)別O'ωOθlmTmgF合ωmg5運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)稱為一般曲線運(yùn)動(dòng)。r1r2一般曲線運(yùn)動(dòng)各個(gè)地方的彎曲程度不一樣，如何研究？把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧。這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理。四、一般曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)稱為一般曲線運(yùn)動(dòng)。r16練習(xí)題1:質(zhì)量為m小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω.O’OmgTF小球受力：解：θL小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑由牛頓第二定律：即：R練習(xí)題1:質(zhì)量為m小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)L，與豎直方向成θ角7例1：如圖，質(zhì)量為m的小物體在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)以周期T作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體到轉(zhuǎn)軸的距離為d、物體與轉(zhuǎn)臺(tái)摩擦因素為μ，求：1）物體所需要的向心力？2）物體所受到的轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)它的支持力？摩擦力？3）為使物體保持距離d隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)滿足什么條件？例1：如圖，質(zhì)量為m的小物體在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)以周期T作勻速8

拓展：如圖所示、有一質(zhì)量為m的小球在光滑的半球碗內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平在水平面內(nèi)，已知小球與半球形碗的球心Ｏ的連線跟豎直方向的夾角為θ，半球形碗的半徑為Ｒ，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度及碗壁對(duì)小球的彈力。NmgF合拓展：如圖所示、有一質(zhì)量為m的小球在光滑的半球碗內(nèi)做勻速圓92、如圖所示，將一單擺拉到擺線呈水平位置后由靜止釋放，在P點(diǎn)有釘子阻止OP部分的細(xì)線移動(dòng)，當(dāng)單擺運(yùn)動(dòng)到此位置受阻時(shí)A．?dāng)[球的線速度突然增大B．?dāng)[球的角速度突然增大C．?dāng)[球的向心加速度突然增大D．?dāng)[線的張力突然增大BCD2、如圖所示，將一單擺拉到擺線呈水平位置后由靜止釋放，在P點(diǎn)103、如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？解析：小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時(shí)，有：

Ff=mg其中：Ff=μFN而由向心力公式：

FN=mω2r解以上各式得：GFfFN3、如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小橡皮塊緊帖在圓筒11謝謝大家！謝謝大家！12返回返回13回顧O回顧O14做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度指向圓心，這個(gè)加速度稱為向心加速度

an方向始終指向圓心an哪來的？即an是如何產(chǎn)生的？根據(jù)牛頓第二定律可知物體一定受到了指向圓心的合力，這個(gè)合力叫做向心力。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度指向圓心，這個(gè)加速度稱為向心加速度15向心力1、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓心的合力，即產(chǎn)生向心加速度的力叫向心力。

3、方向：始終指向圓心(與v垂直或與半徑垂直);是變力2、符號(hào)：Fn向心力1、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓心的合力，16●感受向心力【提出問題】向心力大小與哪些因素有關(guān)？【猜想與假設(shè)】運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)快慢轉(zhuǎn)動(dòng)半徑……？●感受向心力【提出問題】運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)快慢轉(zhuǎn)動(dòng)半徑……？17向心力的大小Fn=m

v2rFn=mω2rF合＝man能否利用實(shí)驗(yàn)粗略地驗(yàn)證向心力的表達(dá)式？F合＝Fnan

=v2r向心力的大小Fn=mv2rFn=mω2rF合＝man能18方法:控制變量法(F與m,r,ω)1.F與m的關(guān)系保持r、ω一定保持m

、

ω一定2.F與ω的關(guān)系保持m、r一定3.F與r的關(guān)系m大，F(xiàn)也大ω大，F(xiàn)也大r大，F(xiàn)也大●用向心力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法:控制變量法(F與m,r,ω)1.F與m的關(guān)系保持19●用圓錐擺粗略驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度求得Fn；從受力的角度求得F合；將Fn和F合進(jìn)行比較2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？鋼球、細(xì)線、畫有同心圓的白紙、天平、秒表、直尺rO'OθlhFTGF合3、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測(cè)量？F合＝mgtanθ小球所需向心力Fn=m

v2rm、r、轉(zhuǎn)n圈所用時(shí)間t、h●用圓錐擺粗略驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度求得Fn20注意事項(xiàng)rO'Oθlh1、h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度2、小球與紙面不能接觸3、測(cè)t時(shí)不能太久4、啟動(dòng)小球時(shí)應(yīng)確保小球做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)注意事項(xiàng)rO'Oθlh1、h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度2、小21

向心力的效果定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓心的合力，即產(chǎn)生向心加速度的力叫向心力。

效果：只改變v

的方向，不改變v的大小。向心力是不是一種新的性質(zhì)力？即向心力是不是與重力、彈力、摩擦力一樣都是按照某種性質(zhì)來命名的力？因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)方向上所受的合外力為0,這個(gè)方向上的加速度也為0,所以速度大小不變,只改變速度方向。

向心力的效果定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓心的合22向心力不是物體額外受到的一個(gè)力，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由受到的合外力提供的（可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)力的合力）●向心力是效果力說明向心力不是物體額外受到的一個(gè)力，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是23分析做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力情況OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg分析做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力情況OmgFNFfOmgFN提供向心24TGF合TGF合25飛機(jī)在水平面內(nèi)盤旋幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)O'θωωmOθlmOrTmgF合mgF合F升θ飛機(jī)在水平面內(nèi)盤旋幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)O'θωωmOθlmOr26幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)θO'ORωθωθmmOrmgNF合mgNF合幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)θO'ORωθωθmmOrmgNF合mgN27GNF合GNF合28O幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)ωmgN物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)rf靜f靜vABFa回顧：A、B一起向左加速，分析A的受力情況。f靜v誰(shuí)提供向心力？靜摩擦力指向圓心O幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)ωmgN物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周29OO思考FnFtF合vFnFtvF合速度增大的圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)速度減小的圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心；如果一個(gè)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎？當(dāng)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心時(shí)，物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)。切向力Ft

：垂直半徑方向的合力向心力Fn：沿著半徑（或指向圓心）的合力產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向OO思考FnFtF合vFnFtvF合速度增大的圓周運(yùn)動(dòng)變速圓30可以從向心加速度和切向加速度的角度來理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)。僅有向心加速度的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)是變速圓周運(yùn)動(dòng)。●變速圓周運(yùn)動(dòng)θ

FTG可以從向心加速度和切向加速度的角度來理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓31勻速圓周運(yùn)動(dòng)GNF變速圓周運(yùn)動(dòng)合力全部提供向心力合力部分提供向心力OFnFtF合v勻速圓周運(yùn)動(dòng)GNF變速圓周運(yùn)動(dòng)合力