2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件高一下学期物理教科版

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圆周运动——向心力向心加速度2.2思考讨论：小球受哪些力？拉力的方向是怎样的？松手后，物体还能维持圆周运动吗？使物体做匀速圆周运动的条件是什么？想一想OGFNF小球受力分析：

FN与G相抵消，拉力F（合力）使小球做匀速圆周运动OFFFVVV

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垂直卫星绕地球运行VFFFVV

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垂直圆锥摆小球受到哪些力的作用？（1）拉力F和重力G的合力使物体在水平面内做匀速圆周运动，且指向圆心。合外力有何特点？想一想GFF合F2F1（2）拉力的分力使物体在水平面内做匀速圆周运动，且指向圆心物体随着水平圆盘一起做匀速圆周运动N与G相平衡，静摩擦力f使物体在水平面内做匀速圆周运动，且指向圆心OωNGfωNGff与G平衡，N使物体随圆筒在水平面内做匀速圆周运动，且方向指向圆心OFFFVVVOVFFFVVGFF合rθO物体做匀速圆周运动的条件：总结：做匀速圆周运动的物体一定受到指向圆心的合外力——向心力一、向心力：1、做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，我们把这个力叫做向心力；2、向心力的方向：与速度方向垂直，始终指向圆心（方向不断变化）；OFFFVVVO为什么？3.作用效果:OFFFVVVO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的大小小结：2、向心力是按效果来命名的力，不是一种新的力；受力分析时，不要在物体实际受力的基础上再加一个向心力！并且只能说什么力来提供了向心力。1、向心力来源可以是一个力（重力、弹力、摩擦力），也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。3、在匀速圆周运动中，向心力由物体所受的合外力提供；在非匀速圆周运动中，向心力由物体所受沿半径方向的合外力提供。(4)向心力与圆周运动的关系是：不是因为物体做圆周运动才产生向心力，而是向心力作用迫使物体不断改变速度方向而做圆周运动。例1．关于向心力的下列说法中正确的是(

)A．物体由于做圆周运动而产生了一个指向圆心的力就是向心力B．向心力不能改变做圆周运动物体的速度大小C．做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的D．做圆周运动的物体，其所受外力的合力的方向一定指向圆心解析：向心力由其他性质的力提供，使物体做圆周运动，选项A错误。向心力只改变速度的方向，选项B正确。做匀速圆周运动的物体的向心力的大小保持不变，而方向时刻在改变，选项C错误。做匀速圆周运动的物体，其合力就是向心力，一定指向圆心；但做变速率圆周运动的物体所受外力的合力并不一定指向圆心，选项D错误。答案：B例2．如图所示，水平转台上放着一枚硬币，硬币与转台相对静止，一起做圆周运动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是（）A．受重力、支持力与运动方向相反的静摩擦力B．受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力C．受重力、支持力、向心力和静摩擦力D．受重力、支持力和方向不一定指向圆心的静摩擦力【答案】D【感受】影响向心力大小的因素⑴增大角速度ω，体验手的拉力；⑵增大旋转半径r，体验手的拉力；⑶增大小球质量m，体验手的拉力；【体验】⑴角速度ω越大，手的拉力越大；⑵旋转半径r越大，手的拉力越大；⑶小球质量m越大，手的拉力越大。向心力的大小与哪些物理量有关呢？

进一步探究向心力的大小：1、猜想假设：2、实验方法：F与m、r、ω有关3、实验器材：向心力演示仪控制变量法向心力演示仪弹簧测力筒转动手柄长槽短槽小球三层变速塔轮介绍:向心力演示器GFN小球静止手推档板介绍:向心力演示器G匀速圆周运动FNF´F介绍:向心力演示器二球相同的物理量不同的物理量观察结果1r、ωm2m、ωr3m、rωm越大，F向越大r越大，F向越大ω越大，F向越大【实验现象】⑴角速度ω相同，半径r相同，质量m越大，向心力越大；⑵角速度ω相同，质量m相同，半径r越大，向心力越大；⑶质量m相同，半径r相同，角速度ω越大，向心力越大；【精确实验证明】圆周运动所需的向心力的大小：F向

=mω2r或F向

说明：公式也适用于非匀速圆周运动，F与v、ω瞬时对应想一想F向与r究竟是成正比呢，还是成反比？思考题：线的一端拴一重物，手握线的另一端使重物在水平面内做匀速圆周运动，当每分钟转数相同时，线长易断还是线短易断？再问：如果线速度大小相同又如何？解：（1）F=mω2r——长线易断（2）F=mv2/r——短线易断若ω一定,就成正比;若v一定,就成反比。三、向心力的大小1、公式：F向

=mω2r或F向

OFFFVVVO对匀速圆周运动的进一步分析：分析：做匀速圆周运动的物体，一定受到向心力的作用，由F=ma可知，必然有一个与向心力方向相同的加速度——向心加速度3、意义：向心加速度是由于速度方向变化而引起的加速度，它是描述当V大小一定时，速度方向变化快慢的物理量。2、方向：与向心力方向一致，即总指向圆心，与速度方向垂直。向心加速度的方向是不断变化的。4、匀速圆周运动的性质：加速度大小不变而方向不断改变的变加速运动。四、向心加速度OFFFVVVO课堂小结一、向心力：⑴大小：⑵方向：沿半径指向圆心。是变力。⑶特点：F⊥V,方向不断变化。⑷来源：重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。或：F=mv2rF=mrω2二.向心加速