《向心力》 教學課件

第2節(jié)向心力第六章圓周運動我們知道，月球受地球的引力，繞地球做勻速圓周運動（如圖甲所示）；當你在光滑桌面上掄動細繩，使物體做勻速圓周運動時（如圖乙所示），作用在物體上的拉力，總是沿繩子指向圓心，是否做勻速圓周運動的物體，都受到指向圓心的力呢？這個力的大小與哪些因素有關呢？新知探究知識點

向心力1新知探究定義做勻速圓周運動的物體具有向心加速度，是由于它受到了指向圓心的合力，這個合力叫做向心力方向始終指向圓心,與線速度方向垂直。知識點

向心力1新知探究公式Fn=

或Fn=mω2r。來源(1)向心力是按照力的作用效果命名的。(2)勻速圓周運動中向心力可能是物體所受外力的合力,也可能是某個力的分力。知識點

向心力1新知探究【例】在水平面上轉(zhuǎn)彎的摩托車(如圖),向心力的來源是(

)A.重力和支持力的合力 B.靜摩擦力C.滑動摩擦力 D.重力、支持力、牽引力的合力知識點

向心力1新知探究解析：在水平面上轉(zhuǎn)彎的摩托車,豎直方向受重力和地面的支持力,水平方向受地面給摩托車的靜摩擦力,靜摩擦力提供車輛轉(zhuǎn)彎所需的向心力,而車輪沒有相對路面打滑,故該摩擦力是靜摩擦力。答案：B名師指點向心力的來源名師指點向心力的來源知識點

向心力1新知探究【例】如圖所示,小物體m與圓盤保持相對靜止,隨盤一起做勻速圓周運動,則物體的受力情況是(

)A.受重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用B.摩擦力的方向始終指向圓心OC.重力和支持力是一對平衡力D.摩擦力是使物體做勻速圓周運動的向心力知識點

向心力1新知探究解析：分析圓盤上小物體的受力情況。豎直方向,受到重力和支持力作用,處于平衡狀態(tài);水平方向,物體隨圓盤做圓周運動,由摩擦力提供向心力,故摩擦力方向指向圓心,選項B、C、D正確。答案：BCD勻速圓周運動的特點名師指點線速度大小不變,方向時刻改變;角速度、周期、頻率都恒定不變;向心加速度和向心力大小都恒定不變,但方向時刻改變。勻速圓周運動的性質(zhì)名師指點(1)線速度僅大小不變而方向時刻改變,是變速運動。(2)向心加速度僅大小恒定而方向時刻改變,是非勻變速曲線運動。(3)勻速圓周運動具有周期性,即每經(jīng)過一個周期物體都要重新回到原來的位置,其運動狀態(tài)(如v、a大小及方向)也要重復原來的情況。(4)做勻速圓周運動的物體所受外力的合力大小恒定,方向總是沿半徑指向圓心。勻速圓周運動問題的解題步驟

名師指點【例】如圖所示,雙人花樣滑冰運動中男運動員拉著女運動員做圓錐擺運動的精彩場面,觀眾有時會看到女運動員被男運動員拉著離開冰面在空中做水平方向的勻速圓周運動。若女運動員做圓錐擺運動時和豎直方向的夾角約為θ,女運動員的質(zhì)量為m,轉(zhuǎn)動過程中女運動員的重心做勻速圓周運動的半徑為r,求:(1)男運動員對女運動員的拉力大小。(2)男運動員轉(zhuǎn)動的角速度。名師指點點撥：以女運動員為研究對象,受到重力和男運動員對她的拉力作用,這兩個力的合力提供向心力,其做圓周運動的平面在水平面內(nèi)。根據(jù)牛頓第二定律求解。解析：設男運動員對女運動員的拉力大小為F,女運動員受力如圖所示,名師指點圓周運動中的連接體問題名師指點(1)圓周運動中的連接體問題處理方法:此類問題的處理方法與單個物體的情況基本相同。因系統(tǒng)內(nèi)的每個物體的速度、加速度不同,即運動狀態(tài)不同,所以處理時應隔離每個物體進行分析。若物體存在加速度,應根據(jù)牛頓第二定律列方程求解;若物體處于平衡狀態(tài),應結(jié)合平衡條件進行處理。圓周運動中的連接體問題名師指點(2)圓周運動中的連接體問題的幾種典型情景圓周運動中的連接體問題名師指點【例】如圖所示,OM=MN=R。兩個小球質(zhì)量都是m,a、b為水平輕繩。兩小球正隨水平圓盤以角速度ω勻速同步轉(zhuǎn)動。小球和圓盤間的摩擦力可以不計。求:(1)繩b對小球N的拉力大小。(2)繩a對小球M的拉力大小。名師指點解析：(1)對球N,受力如圖所示,其做圓周運動的半徑為2R,根據(jù)牛頓第二定律有Fb=mω2·2R=2mω2R。(2)對球M,受力如圖所示,其做圓周運動的半徑為R,根據(jù)牛頓第二定律有Fa-Fb'=mω2RFb=Fb'解得Fa=Fb+mω2R=3mω2R。答案：(1)2mω2R

(2)3mω2R名師指點知識點

變速圓周運動和一般的曲線運動2新知探究如圖所示,蕩秋千是小朋友很喜歡的游戲,當秋千由上向下蕩時,(1)此時小朋友做的是勻速圓周運動還是變速圓周運動?(2)繩子拉力與重力的合力指向懸掛點嗎?知識點

變速圓周運動和一般的曲線運動2新知探究知識點

變速圓周運動和一般的曲線運動2新知探究1.變速圓周運動合力不指向圓心,合力F可以分解為互相垂直的兩個分力。(1)跟圓周相切的分力Ft產(chǎn)生切向加速度,切向加速度與物體的速度方向共線,它改變速度的大小。(2)指向圓心的分力Fn產(chǎn)生向心加速度,與速度方向垂直,改變速度的方向。知識點

變速圓周運動和一般的曲線運動2新知探究2.一般的曲線運動的處理方法(1)定義:運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動。(2)處理方法:一般的曲線運動中,可以把曲線分割成許多很短的小段,每一小段可看作一小段圓弧,研究質(zhì)點在這一小段的運動時,可以采用圓周運動的處理方法進行處理,如圖所示。名師指點勻速圓周運動和變速圓周運動的區(qū)別(1)由做曲線運動的條件可知,變速圓周運動中物體所受的合力與速度方向一定不垂直,當速率增大時,物體受到的合力與瞬時速度之間的夾角是銳角;當速率減小時,物體受到的合力與速度之間的夾角是鈍角。(2)勻速圓周運動和變速圓周運動受力情況的不同是:勻速圓周運動中,合力全部用來提供向心力,合力指向圓心;變速圓周運動中,合力沿著半徑方向的分量提供向心力,合力通常不指向圓心。知識點

變速圓周運動和一般的曲線運動2新知探究

【例】一般的曲線運動可以分成很多小段,每小段都可以看成圓周運動的一部分,即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替。如圖甲所示,曲線上的A點的曲率圓定義為:通過A點和曲線上緊鄰A點兩側(cè)的兩點作一圓,在極限情況下,這個圓就叫作A點的曲率圓,其半徑ρ叫作A點的曲率半徑?，F(xiàn)將一物體沿與水平面成α角的方向以速度v0拋出,如圖乙所示。則在其軌跡最高點P處的曲率半徑是(

)知識點

變速圓周運動和一般的曲線運動2新知探究解析：根據(jù)運動的分解,物體在最高點的速度等于水平分速度,即為v0cos

α,在最高點看成是向心力為重力的圓周運動的一部分,則答案：C1．關于向心力,下列說法正確的是(

)A.向心力是一種效果力B.向心力是一種具有某種性質(zhì)的力C.向心力既可以改變速度的方向,又可以改變速度的大小D.向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小課堂訓練解析：向心力是按作用效果命名的,是一種效果力,它可以由重力、彈力、摩擦力等性質(zhì)的力提供,所以選項A正確,B錯誤;由于向心力始終沿半徑指向圓心,與速度的方向垂直,即向心力不改變速度的大小,只改變速度的方向,因此選項C錯誤,D正確。答案：AD課堂訓練2．如圖所示,將一質(zhì)量為m的擺球用長為L的細繩吊起,上端固定,使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,細繩就會沿圓錐面旋轉(zhuǎn),這樣就構(gòu)成了一個圓錐擺。關于擺球的受力情況,下列說法中正確的是(

)A.擺球受重力、拉力和向心力的作用B.擺球受拉力和向心力的作用C.擺球受重力和拉力的作用D.擺球受重力和向心力的作用課堂訓練解析：物體只受重力G和拉力F的作用,而向心力是重力和拉力的合力。也可以認為向心力就是F沿水平方向的分力,顯然,F沿豎直方向的分力與重力G平衡。正確選項為C。答案：C課堂訓練3．(多選)上海磁浮線路的最大轉(zhuǎn)彎處半徑達到8000m,如圖所示,近距離用肉眼看幾乎是一條直線,而轉(zhuǎn)彎處最小半徑也達到1300m。一個質(zhì)量50kg的乘客坐在以360km/h的不變速率隨車駛過半徑2500m彎道,下列說法正確的是(

)A.乘客受到的向心力大小約為200NB.乘客受到的向心力大小約為539NC.乘客受到的向心力大小約為300ND.彎道半徑設計特別長可以使乘客在轉(zhuǎn)彎時更舒適課堂訓練解析：根據(jù)向心力公式

可計算出乘客受到的向心力大小約為200

N,選項A正確,B、C錯誤;根據(jù)

可知,在m、v保持不變的情況下