第二节 向心力(精品)

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,*,第二节,向心力,第二章 圆周运动,复 习 提 问,什么是匀速圆周运动,?,“,匀速”的含义是什么？,那么做,匀速圆周运动,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,合外力一定不为零,一定存在,加速度,观察：做圆周运动的物体有什么特点,飞机拐弯,花样溜冰,链球运动,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,一、认识向心力,G,F,N,F,小球受力分析：,O,F,N,与,G,相抵消，所以合力为,F,分析：,绳子对球有指向圆心的力,合力,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,2,、向心力的方向：,3,、向心力的来源：,向心力不是一种特殊的力，它,可能是,重力,或,弹力,或,摩擦力,，,或者是,某个力的,分力,，,还可能是,它们的,合力,。,沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向,1,、向心力定义：,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,。,方向,时刻,发生,变化,，,是,变力,。,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,。,注意：,4,、向心力的作用效果,:,只改变,v,的方向,不改变,v,的大小,O,F,F,F,V,V,V,O,为什么？,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。,5,、向心力大小：,（,1,）,体验向心力的大小,猜想：向心力大小可能与,_,_,有关,物体质量、,轨道半径、,运动快慢,（,2,）,演示实验：用向心力演示器演示,（点击按钮演示）,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,1,、,r,、,一定，,F,与,m,成正比,2,、,m,、,一定,，,F,与,r,成正比,3,、,r,、,m,一定,，,F,与,2,成正比,结论：,向心力,F,的大小与物体质量,m,、圆周,半径,r,和角速度,都有关系,说明：,质量为,m,的质点，在半径为,r,的圆周上做匀速,圆周运动，线速度为,v,，,角速度为,，,所需向,心力的大小为,F,根据 推导向心力的另一表达式,（,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？,向心加速度是描述,速度,方向变化快慢,的物理量,。,（,3,）怎样推导,向心加速度,的公式？,二、向心加速度,（,1,）,向心加速度,由谁产生？方向如何？,向心加速度,是由向心力产生的，根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,。,向心力公式,:,F,向,= F,合,= mr,2,推导,:,根据牛顿第二定律,:,F,合,= ma,或,a,与,r,究竟是成正比呢，还是成反比？,想一,想,若,一定, a,与,r,就成正比,;,若,v,一定, a,与,r,就成反比 。,1,、向心加速度的大小,v,1,v,2,v,v,v,1,v,2,v,v,1,v,2,特点：,物体的速度变化量是从,初,速度的,末端,指向,末,速度,末端,的矢量。,复习回顾,v,的方向与加速度的方向相同,2,、,向心加速度,和,速度变化量,方向：,v,v,v,B,v,A,A,B,o,A,t,B,v,B,v,A,o,如果,t,非常小。,v,o,v,沿半径方向，指向圆心。,a,沿半径方向，指向圆心。,注意：,匀速圆周运动不仅是,变速,曲线,运动,，,而且是,非匀变速,曲线运动,。,向心加速度方向：,沿半径指向圆心,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,某一个力的分力,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，,是变加速曲线运动。, 物理意义：表示速度,变化快慢,的物理量。,v,2,r,练一练,1:,画出下列物体所受的,向心力,F,拉,G,F,拉,G,N,f,G,N,N,G,G,N,F,向,=,F,拉,F,向,F,向,=,f,G,N,F,向,F,向,F,向,质量为,m,的球用长为,L,的细绳悬于天花板的,O,点，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直线成,角，则以下正确的是,( ),A.,摆球受重力、拉力和向心力的作用,B.,摆球只受重力、拉力的作用,C.,摆球做,匀速圆周运动的向心力,为,mg,tg,D.,摆球做匀速圆周运动的周期,为,2,Lcos,g,B C D,练一练,2,G,F,例题,1,：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,受力分析时,不能多出一个向心力。,一个圆盘边缘系一根细绳，绳的下端拴着一个,质量为,m,的小球，圆盘的半径是,r,，绳子长为,L,，,圆盘匀速转动时小球随着一起转动，并且,细绳与竖直方向成,角，如图所示，则圆盘转,动的角速度是多大。,练一练,3,例题,2,：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,=6400,km,，,cos,31,=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,cos,31,a=r,2,= R,cos,31,(,2,/T),2,代入数据可得,a=,2.9,10,-,2,m/s,2,例题,3,：如图所示，两轮边缘挤压在一起，在两轮转动中，接触点不存在打滑的现象，,A,、,B,、,C,三点位置如图，,r,1,=2r,2,，,O,1,C,=r,2,，则三点的向心加速度之比,a,A,:a,B,:a,C,=,_,。,B,A,C,r,1,r,2,O,1,O,2,2:4:1,如图所示，两个摩擦传动的轮子，,A,为主动,轮，转动的角速度为,，,已知,A,、,B,轮的半径,分别是,R,1,和,R,2,，,C,点离圆心的距离为,R,2,2,，,求,C,点处的角速度和线速度。,C,= R,1,/R,2,v,C,= R,1,/2,练一练,4,例题,4,：,飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看作一段圆弧，如下图所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点,P,附近作半径,r,=180,m,的圆周运动，如果飞行员的体重,m,=70,kg,，飞机经过最低点,P,时的速度,v,=360,km/h,，则这时飞行员对座位的压力为多大？,(,g,=10,m/s,2,),P,r,v,4588.9N,如图所示，飞机在半径为,R,的竖直平面内翻斤斗，已知飞行员质量为,m,，飞机飞至最高点时，对座位压力为,N,，此时飞机的速度多大？,v,R,练一练,5,谢谢！,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,或,向心力由拉力,F,的分力提供。,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,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,介绍,:,向心力演示仪,G,F,N,小,球,静,止,手,推,档,板,介绍,:,向心力演示仪,G,匀,速,圆,周,运,动,F,N,F,F,介绍,:,向心力演示仪,