高一物理教课件：第二节《向心力》（粤教版必修2）

欢迎进入物理课堂 第二节向心力 1 知道向心力及其方向 理解向心力的作用 2 理解向心力与哪些因素有关 掌握向心力的公式 3 理解向心加速度 掌握向心力的公式及其变形 4 能应用牛顿第二定律分析向心力 一感受向心力 用手通过细绳拉物体在桌面上做圆周运动 改变物体的质量 绳子长度和转动的速度 感受一下拉力大小的变化 1 向心力的定义 做匀速圆周运动的物体 所受到的合力总是指向圆心 这个力叫做向心力 2 向心力的方向 总指向圆心 与速度垂直 时刻改变 3 向心力的命名 向心力是效果力 4 向心力的作用 向心力总与速度垂直 所以向心力不改变速度的大小 只改变速度的方向 向心力的大小跟哪些因素有关 验证 猜想 可能与m r v有关 控制变量法 向心力的大小跟哪些因素有关 向心力与质量的关系 向心力的大小跟哪些因素有关 向心力与角速度的关系 向心力的大小跟哪些因素有关 向心力与半径的关系 5 向心力的大小 F m 2r 由v r得 注意单位 F N rad sr mv m s F mv2 r 二向心加速度 1 定义做匀速圆周运动的物体 其加速度总是指向圆心 这个加速度叫做向心加速度 2 方向指向圆心3 意义表示物体做圆周运动时速度方向改变的快慢 推导 牛顿第二定律F m 2r ma 结果 a 2r a v2 r 依据 牛顿第二定律 4 大小 应该说角速度的大小相同时 向心加速度的大小跟半径成正比 线速度的大小相同时 向心加速度的大小跟半径成反比 从看 a跟r成正比 从看 a跟r成反比 向心加速度的大小跟半径到底成正比还是成反比 例1 一列火车质量为500t 拐弯时沿着圆弧形轨道前进 圆弧半径为375m 通过弯道时车速为54km h 火车所需要的向心力是多大 产生的向心加速度是多大 解 火车拐弯时v 54km h 15m s m 500t 5 105kg 向心加速度 向心力 例2 1 线的一端系一个重物 手执线的另一端使重物在光滑水平桌面上做匀速圆周运动 当转速相同时 线长易断 还是线短易断 解 拉力提供向心力 转速相同 则角速度相同 据F向心力 m 2r 线越长 F向心力越大 故线长易断 例2 2 如果重物运动时系线被桌上的一个钉子挡住 随后重物以不变的速率在系线的牵引力下绕钉子做圆周运动 系线碰钉子时 钉子离重物越远线易断 还是越近线易断 解 这种情形速率不变 即v相同 据 线越短 需要的向心力越大 线越容易断 即钉子离重物越近线易断 汽车拐弯 三生活中的向心力 荡秋千 过拱桥 由上式和牛顿第三定律可知 解 根据牛顿第二定律 例3 质量为m的汽车以速度V 经过一个半径为R的拱形桥 行驶到最高点时 汽车对桥面的压力是多大 拱桥问题 解得支持力 汽车对桥的压力 速度多大时汽车对拱桥的压力为零 超过这个速度会有怎样的情景发生 根据 0 可以得到汽车的速度时 汽车对桥的压力为零 超过这一速度汽车将离开桥面做平抛运动 1 如图所示的皮带传动装置中 主动轮的半径r1大于从动轮的半径r2 轮缘上的A点和B点的向心加速度哪一个大 A点和C点相比呢 因为A点和C点的角速度相同 A点的半径大于C点的半径 根据a 2r得A点的加速度大于C点的加速度 解 因为A和B的线速度相同 A点的半径大于B点的半径 根据a v2 r得A的加速度小于B点的 2 物块放在水平转台上 随转台转动 没有发生滑动 关于物块受力情况 说法正确的是 A 受重力 支持力 沿半径向外的摩擦力 和指向圆心的向心力B 受重力 支持力 与运动方向相反的摩擦力 指向圆心的向心力C 受重力 支持力 指向圆心的摩擦力D 只受重力 支持力 C 3 一个质量为m的人在荡秋千 秋千的绳子长为L 人可看做质点 此人经最低点时对秋千的压力为多大 速度越大 压力越大还是越小 解 由牛顿第三定律可知 人对秋千的压力F1 F1 速度越大对秋千的压力越大 根据牛顿第二定律 解得 向心力 方向 总指向圆心 时刻改变 大小 F mr 2 F mv2 r 作用效果 只改变线速度方向 不改变线速度大小 向心加速度 方向 总指向圆心 时刻改变 大小 a r 2 a v2 r 物理意义 描述物体在做圆周运动时 速度方向变化快慢的物理量 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全