6.2.1向心力課件高一下學(xué)期物理人教版

第六章圓周運(yùn)動6.2.1向心力復(fù)習(xí)回顧：1、什么叫圓周運(yùn)動？2、比較做圓周運(yùn)動快慢的方法？3、引入了哪些物理量來描述做圓周運(yùn)動的物體的快慢？4、線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速分別是矢量還是標(biāo)量？5、角速度的定義式中?θ采用的是度還是弧度

？6、度和弧度如何換算

？

10、傳動裝置的兩個重要結(jié)論？假如坐在旋轉(zhuǎn)飛椅中的人和飛椅一起做勻速圓周運(yùn)動，人在運(yùn)動的時候受幾個里的作用？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？旋轉(zhuǎn)的小球做勻速圓周運(yùn)動，小球所受合力的方向有什么特點(diǎn)？觀察思考大小相等方向不斷變化線速度勻速圓周運(yùn)動變速運(yùn)動一定有加速度合外力不為零那么迫使物體做勻速圓周運(yùn)動的合力有何特點(diǎn)呢？

光滑桌面上一個小球由于細(xì)線的牽引，繞桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動。小球受到幾個力的作用？這幾個力的合力沿什么方向？FN=G合力指向圓心

勻速圓周運(yùn)動的物體向心力方向，根據(jù)牛頓第二定律，加速度方向和合外力方向一致指向圓心合力結(jié)論：做勻速圓周運(yùn)動的物體，合力始終指向圓心，與速度v垂直。一、向心力1.定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力。3.方向：指向圓心(方向時刻變化)，向心力方向與速度方向垂直，是變力。4.作用效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小。2.符號：FnOFFFvvvOOF引F合＝F引＝Fn

1.人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行人造衛(wèi)星繞地球做（近似）勻速圓周運(yùn)動衛(wèi)星受到地球的引力充當(dāng)向心力衛(wèi)星受到的合力充當(dāng)向心力二、向心力的來源轉(zhuǎn)臺與物體間沒有發(fā)生相對滑動2.木塊隨盤做勻速圓周運(yùn)動FNmgF靜小物塊所受靜摩擦力充當(dāng)向心力小物塊所受重力、支持力和靜摩擦力三個力的合力充當(dāng)向心力.GFfFNω3.物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動F合＝FN

=

Fn

滾筒洗衣機(jī)中物體隨滾筒一起勻速轉(zhuǎn)動物體所受重力、摩擦力和支持力的合力充當(dāng)向心力物體所受支持力充當(dāng)向心力小球所受繩子拉力和重力的合力充當(dāng)向心力小球繞中心做勻速圓周運(yùn)動rθOG=mgF合FF合＝mgtanθ

=

Fn

也可以說成拉力F在水平方向的分力充當(dāng)向心力4.圓錐擺做勻速圓周運(yùn)動小球在某一平面做勻速圓周運(yùn)動物體所受重力和支持力的合力充當(dāng)向心力圓心方向F合ωθθmOrmgN5.小球在光滑玻璃漏斗中做勻速圓周運(yùn)動物體所受支持力在水平方向上的分力充當(dāng)向心力F合=

mgtan

θ

玻璃球所受重力和內(nèi)壁的支持力的合力充當(dāng)向心力在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動（不計(jì)摩擦）圓心方向6.玻璃球沿透明碗的內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動玻璃球所受內(nèi)壁支持力在水平方向上的分力充當(dāng)向心力F合＝Gtan

θ

1.向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。物體做勻速圓周運(yùn)動時，由合力提供向心力。2.向心力是根據(jù)作用效果命名的，并不是一種新的性質(zhì)的力。3.向心力不是物體真實(shí)受到的一個力，不能說物體受到向心力的作用，只能說某個力或某幾個力提供了向心力。二、向心力的來源【例題1】.判斷向心力的來源（1）繩子的一端系在光滑水平桌面上的O點(diǎn)，另一端系一小球，使小球在桌面上做勻速圓周運(yùn)動。（2）木塊隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動。（3）汽車過凹形橋的底部和凸形橋的頂部時。（4）隨圓筒做勻速圓周運(yùn)動的物體GFNFFNmgF靜mgFNmgFNGFfFN【例題2】.（多選）下列關(guān)于向心力的說法中正確的是()A．物體受到向心力的作用才可能做圓周運(yùn)動B．向心力是指向圓心方向的合力，是根據(jù)力的作用效果來命名的，但受力分析時應(yīng)該畫出C．向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力，也可以是其中某一種力或某幾種力的合力D．向心力只改變物體運(yùn)動的方向，不改變物體運(yùn)動的快慢BCD向心力的大小與圓周運(yùn)動的各物理量之間有什么樣的關(guān)系呢？

如圖所示，在繩子的一端拴一個小球，另一端握在手中。將手舉過頭頂，使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。此時，小球所受的向心力近似等于手通過繩對小球的拉力。換用不同質(zhì)量的小球，并改變小球轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度，感受向心力的變化。感受一下向心力猜想：向心力大小可能與小球質(zhì)量、轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動半徑有關(guān)。1.保持小球轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度不變，改變小球的質(zhì)量，感受向心力的變化。2.保持繩的長度和小球的質(zhì)量不變，改變小球轉(zhuǎn)動的速度，感受向心力的變化。3.保持小球的質(zhì)量和小球轉(zhuǎn)動的速度不變，改變繩的長度，感受向心力的變化。分步感知:三、向心力的大小探究向心力大小的表達(dá)式1、體驗(yàn)向心力的大小猜想：向心力大小可能與______________________________有關(guān)物體質(zhì)量、軌道半徑、運(yùn)動快慢2、演示實(shí)驗(yàn)：用向心力演示器演示簡單介紹1.向心力大小與圓周運(yùn)動的半徑的關(guān)系：當(dāng)物體的質(zhì)量、角速度相同時，探究向心力大小與圓周運(yùn)動半徑的關(guān)系；2.向心力大小與物體的質(zhì)量的關(guān)系：當(dāng)物體的角速度、圓周運(yùn)動的半徑相同時，向心力大小與物體的質(zhì)量的關(guān)系；3.向心力大小與物體的角速度的關(guān)系：當(dāng)物體的質(zhì)量、圓周運(yùn)動的半徑相同時，向心力大小與物體的角速度的關(guān)系；由實(shí)驗(yàn)可得1.向心力大小與圓周運(yùn)動的半徑的關(guān)系：2.向心力大小與物體的質(zhì)量的關(guān)系：3.向心力大小與物體的角速度的關(guān)系：當(dāng)物體的質(zhì)量、角速度相同時，探究向心力大小與圓周運(yùn)動半徑的關(guān)系；當(dāng)物體的角速度、圓周運(yùn)動的半徑相同時，向心力大小與物體的質(zhì)量成正比；當(dāng)物體的質(zhì)量、圓周運(yùn)動的半徑相同時，向心力大小與物體的角速度成正比；綜上：當(dāng)F、m、w、r均取國際單位制時，系數(shù)k=1。理論表達(dá)式根據(jù)推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式：公式：Fn＝mω2r實(shí)驗(yàn)結(jié)論:物體做圓周運(yùn)動需要的向心力與物體質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。【例題3】.在光滑的水平面上，用長為l的細(xì)線拴一質(zhì)量為m的小球，以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動。則下列說法中正確的是（）A．l、ω不變，m越大線越易被拉斷B．m、ω不變，l越小線越易被拉斷C．m、l不變，ω越大線越易被拉斷D．m不變，l減半且角速度加倍時，線的拉力不變AC

【例題4】：小球做圓錐擺時，細(xì)繩長L，與豎直方向成θ

角，求小球做勻速圓周運(yùn)動的角速度ω

。O′OmgFTFθL小球做圓周運(yùn)動的半徑R=LsinθR解：小球的向心力由FT和G

的合力提供即：mgtanθ=mω2Lsin

θF向

=

mω2RF向

=

F=mgtanθ【例題5】.某機(jī)場行李傳送裝置如圖甲所示，行李（看成質(zhì)點(diǎn)）在彎道部分的運(yùn)動視為勻速圓周運(yùn)動，軌跡如圖乙中圓弧AB所示。已知圓弧AB的長度l=1.5m,所對應(yīng)的半徑r=1.2m。質(zhì)量m=10kg的行李從A運(yùn)動到B的過程中，所用時間t=5s,求：（1）行李線速度的大小v；（2）行李所受向心力的大小F?！纠}6】.圖甲為游樂園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若將人和座椅看成一個質(zhì)點(diǎn)，則可簡化為如圖乙所示的物理模型，其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動，設(shè)繩長l＝10m，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m＝60kg，轉(zhuǎn)盤靜止時質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d＝4.0m，轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動，此時繩與豎直方向的夾角θ＝37°，不計(jì)空氣阻力及繩重，且繩不可伸長，sin37°＝0.6,cos37°＝0.8，g取10m/s2，求質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動時：（1）繩子拉力的大?。?/p>

（2）轉(zhuǎn)盤角速度的大?。?）750NOOFnFtF合vFnFtvF合速度增大的圓周運(yùn)動速度減小的圓周運(yùn)動

勻速圓周運(yùn)動所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心；如果一個沿圓周運(yùn)動的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運(yùn)動嗎？切向力Ft

：沿著切線方向的力向心力Fn：沿著半徑（或指向圓心）的力產(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1、當(dāng)沿圓周運(yùn)動的物體所受的合力不指向圓心時，物體做變速圓周運(yùn)動。四、一般的圓周運(yùn)動vvvv【例題7】.

一輛汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由M向N行駛，速度逐漸減小。圖甲、乙、丙、丁分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時所受合力F的四種方向，你認(rèn)為哪種是正確的？為什么？合力大致指向軌跡的彎曲方向，排除甲和丁，合力與速度夾角為銳角時，加速；合力與速度夾角為鈍角時，減速。故選丙圖。2、勻速圓周運(yùn)動GNF3、變速圓周運(yùn)動合力全部

提供向心力F合=

Fn合力的一部分

提供向心力OFnFtF合v解析：物體做加速曲線運(yùn)動，合力不為零，A錯誤；物體做速度大小變化的圓周運(yùn)動，合力不指向圓心(最低點(diǎn)除外)，合力沿半徑方向的分力等于向心力，合力沿切線方向的分力使物體速度變大，即除在最低點(diǎn)外，物體的速度方向與合力方向的夾角始終為銳角，合力與速度不垂直，B、C錯誤，D正確。答案：D

【例題8】1、運(yùn)動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動稱為一般曲線運(yùn)動。r1r2一般曲線運(yùn)動各個地方的彎曲程度不一樣，如何研究？2、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)動時可以采用圓周運(yùn)動的分析方法進(jìn)行處理。五、一般的曲線運(yùn)動1.實(shí)驗(yàn)的基本原理？2.實(shí)驗(yàn)需要的器材？rO'OθlhFTGF合3.實(shí)驗(yàn)需要測量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測量？F合＝mgtanθ小球所需向心力驗(yàn)證：從運(yùn)動的角度求得Fn；從受力的角度求得F合；將Fn和F合進(jìn)行比較鋼球、細(xì)線、白紙、秒表、直尺轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時間t、h六、用