向心力与向心加速度课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,向心力 向心加速度,向心力 向心加速度,1,复 习 提 问,什么是匀速圆周运动?,“匀速”的含义是什么？,那么物体所受的,外力,有何特点？,加速度,又怎样呢？,匀速圆周运动是,变速,曲线运动,变速曲线运动,运动状态改变,一定受到,外力,一定存在,加速度,复 习 提 问 什么是匀速圆周运动?那么物体所受的外力有何特,2,轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。,看一看,新课导入,轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。 看一看新,3,小球受哪些力？合外力有何特点？,想一想,轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。,看一看,新课导入,小球受哪些力？合外力有何特点？想一想轻绳栓一小球,在光滑水平,4,O,G,F,N,F,小球受力分析：,O,F,N,与G是一对平衡力，所以合力为F。,新课导入,OGFNF小球受力分析： OFN与G是一对平衡力，所以合力,5,O,F,F,F,V,V,V,O,小球受力分析：,结论： 做匀速圆运动的小球，,合外力指向圆心，,与速度V垂直,新课导入,OFFFVVVO 小球受力分析： 结论： 做匀速圆运动,6,卫 星 绕 地 球 运 行,V,F,F,F,V,V,结论： 做匀速圆运动的卫星，合外力方向,指向圆心（地心），与速度V垂直,新课导入,卫 星 绕 地 球 运 行VFFFVV 结论： 做匀速圆运,7,1.定义,：,做匀速圆周运动的物体所受到的,指向圆心,的,合外力,，叫,向心力,。,2.,特点,：,方向始终,与V垂直,，指向,圆心,。,是,变力,一.向心力,方向时刻发生变化，,O,F,F,F,V,V,V,O,注意：,例,1、向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。,2、向心力是根据力的,作用效果,来命名的，受力分析时,不要,把向心力当作一个,独立的力,。,1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向,8,O,圆锥摆,G,F,F,合,r,小球受到哪些力的作用？,向心力由拉力F和重力G的合力提供。,向心力由什么力提供？,想一想,一.向心力,O圆锥摆GFF合r小球受到哪些力的作用？向心力由拉力F和重,9,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动,F,向,=F,合,=F,f,木块做圆周运动所需向心力：,由圆盘对木块的静摩擦力F,f,提供,O,G,F,N,F,f,小球受到哪些力的作用？,向心力由什么力提供？,想一想,一.向心力,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动F向=F合=Ff木,10,玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动,一.向心力,玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动一.向心力,11,为什么？,3.,作用效果,:,O,F,F,F,V,V,V,O,因为在运动方向上所受的合外力为0，这个方向上的加速度也为0，所以速度大小不变，只改变速度方向。,只改变V的方向,不改变V的大小,一.向心力,为什么？3.作用效果:OFFFVVVO因为在运动方向上所受的,12,（1）体验向心力的大小,猜想：向心力大小可能与 _ 有关,质量、,半径、,角速度,（2）演示实验：用向心力演示器演示,方法:,控制变量法,1.F与m的关系,保持r、,一定,保持r、,m一定,2.F与r的关系,保持m、,一定,3.F与,的关系,m大，F也大,r大，F也大,大，F也大,二.向心力的大小,（1）体验向心力的大小猜想：向心力大小可能与 _,13,结论,:,向心力的大小F与物体质量m、圆,周半径r和角速度都有关系,根据 推导向心力的另一表达式,公式：,Fm r,2,二.向心力的大小,结论: 向心力的大小F与物体质量m、圆根据,14,向心力的公式：,m r,2,m,V,2,r,F - N,m-kg,r - m,- rad/s,V - m/s,各量的单位,二.向心力的大小,向心力的公式：m r2mV2rF -,15,（1）向心加速度由谁产生？方向如何？,（3）怎样推导,向心加速度的公式？,（2）加速度是描述速度变化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？,思考并讨论,向心加速度是描述,速度方向变化快慢的物理量,。,向心加速度由向心力产生，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，,（1）向心加速度由谁产生？方向如何？（3）怎样推导向心加速度,16,向心力公式: F,向,= F,合,= mr,2,推导:,向心加速度的大小与方向,根据牛顿第二定律: F,合,= m a,或,a与r究竟是成正比呢，还是成反比？,想一想,若一定 , 就成正比 ;若v一定 , 就成反比 。,三向心加速度,向心力公式: F向 = F合= mr2推导: 向心加速度的,17,三 向心加速度,V,2,r,a,大小：,2,r,方向：,总是跟线速度的方向垂直，,并沿半径指向圆心,（3）,物理意义,:,它是表示,速度方向变化快慢,的物理量,。,基本思路：,实验,向心力,向心加速度,牛顿第二定律,动力学：,运动学：,运动状态的改变,向心加速度,牛顿第二定律,向心力,三 向心加速度V2ra大小：2r方向：总是跟线速度,18,课 堂 小 结,一、 向心力：, 大小：, 方向： 沿半径指向圆心。是变力。, 特点： F V , 方向不断变化。, 来源： 重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。,或：F=m,v,2,r,F=mr,2,二. 向心加速度:, 大小:,a =,r,2,或,a =, 方向: 沿半径指向圆心，方向不断,变化，是变加速运动。, 物理意义: 表示,速度方向,变化快慢,的物理量。,v,2,r,课 堂 小 结一、 向心力：或：F=m v2rF=mr,19,巩固训练,1：向心加速度只改变速度的_，而不改变速度的_。,方向,大小,2.一个3kg的物体在半径为2m的圆周上以4m/s的速度运动，向心加速度是多大？所需向心力是多大？,答案： F=24N,巩固训练 1：向心加速度只改变速度的_,20,3、一个2kg的物体在半径为0.5m的圆周上做周期为2s的匀速圆周运动,则向心加速度是多大？所需向心力是多大？,解:由,2,T,2,4 r,a =,= 5m/s,2,=,4(3.14),2,0.5,2,2,m/s,2,F,= m,T,2,2,4 r,=,42(3.14),2,0.5,2,2,N,= 10N,巩固训练,3、一个2kg的物体在半径为0.5m的圆周上做周期为,21,4、,上海在北纬31，求上海所在处物体绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径R=6400km，COS31=0.86）,A,O,R,r,分析：首先应明确物体做匀速圆周运动；再确定圆周轨迹、圆心及半径。,解：物体随地球自转的角速度, =2 /T,O,圆周半径,r=R,cos31,a=r ,2,= R,cos31,(2,/T),2,代入数据可得a=2.910,-,2,m/s,2,巩固训练,4、上海在北纬31，求上海所在处物体绕地轴做圆周,22,5、,小球做,圆锥摆,时细绳长L，与竖直方向成角，求小球做匀速圆周运动的角速度。,O,O,mg,T,F,小球受力：,竖直向下的重力G,沿绳方向的拉力T,小球的向心力：,由T和G的合力提供,解：,L,小球做圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,R,巩固训练,5、 小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成角，求小,23,解圆周运动问题的方法和步骤,1、确定研究对象：做圆周运动的物体。,2、对研究对象进行受力分析，弄清向心力的来源。,3、建立坐标系或选取正方向，原点选在运动物体上，x轴的正方向沿半径指向圆心。,4、根据牛顿第二定律列方程，并统一单位，解方程。,解圆周运动问题的方法和步骤1、确定研究对象：做圆周运动的物体,24,四、生活中的向心力,1、铁路的弯道,L,h,mg,F,N,F,O,如图火车按规定的速度转弯时，需要的向心力完全由火车所受的重力mg和支持力F,N,的合力F,0,来提供，,F,0,mg tan,m,V,2,r,F,0,g tan,V,2,r,在 很小时,tan sin =,h,L,即：,V,grh,L,四、生活中的向心力1、铁路的弯道LhmgFNFO如图火车按,25,2、汽车过拱形桥,当汽车过凸形桥时有：,V,2,r,mgF,N, m,mg,F,N,V,2,r, F,N,mgm,mgm,V,2,r,F,N,V,2,r,mgm, F,N,mg,F,N,当汽车过凹形桥时有：,2、汽车过拱形桥当汽车过凸形桥时有：V2rmgFN ,26,1、一段铁路转弯处，内外轨的高度差为h10cm，弯道半径为r1000m，两铁轨间的间距为L1435mm，求这段弯道的设计速度是多大？（取10m/s,2,）,四、课堂练习,L,h,mg,F,N,F,O,F,0,mg tan,m,V,2,r,F,0,g tan,V,2,r,在 很小时,tan sin =,h,L,即：,V,grh,L,=26.4m/s,101000 0.1,1.435,=,m/s,=95km/h,1、一段铁路转弯处，内外轨的高度差为h10cm，弯道半径为,27,2、一质量为m的物体，沿半径为R的圆形向下凹的轨道滑行，如图所示 ，经过最低点时的速度为 v ，物体与轨道之间的动摩擦因数为，则它在最低点时受到的摩擦力是多大？,mg,F,N,f,mgm,V,2,r,F,N,V,2,r, F,N,mgm,f,=N=,m,(,g ),V,2,r,2、一质量为m的物体，沿半径为R的圆形向下凹的轨道滑行，如图,28,小结,1 、以上各公式适用于所有的匀速圆周运动，对于变速圆周运动以上各式计算某一瞬间的各量,2、火车转弯和汽车过拱形桥圆周运动的两个重要的应,小结1 、以上各公式适用于所有的匀速圆周运动，对于变速圆周运,29,反馈练习,使转台以角速度匀速转动，转台上质量为m的物体也随之做半径为r的匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。求物体m所受到的向心力和向心加速度,。,分析,：,明确研究对象,分析木块的角速度,根据向心力公式,得向心力F=m,2,r,向心加速度公式 得a = ,2,r,反馈练习 使转台以角速度匀速转动，转台上质量为,30,匀速圆周运动F、a大小不变,一般圆周运动F、a变化(某一点)。,四 公式的使用条件,作业,创造教育 P,96,同步练习,匀速圆周运动F、a大小不变 四 公式的使用条件作业,31,向心力与向心加速度课件,32,介绍: 向心力演示仪,G,F,N,小,球,静,止,介绍: 向心力演示仪GFN小,33,手,推,档,板,介绍: 向心力演示仪,手介绍: 向心力演示仪,34,G,匀,速,圆,周,运,动,F,N,F,F,介绍: 向心力演示仪,G匀FNFF介绍: 向心力演示仪,35,