天津市第二南开中学高中物理《5.5向心加速度》课件 新人教版必修2.ppt

向心加速度 1 向心加速度 作圆周运动的物体具有的总是沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速度 2 向心加速度的方向 指向圆心 时刻变化 3 向心加速度大小 或 知识回顾 an哪来的 即an是如何产生的 根据牛顿第二定律可知物体一定受到了指向圆心的合力 这个合力叫做向心力 向心力的特点 向心力的作用 只改变线速度的方向 或产生向心加速度 向心力是根据力的作用效果来命名的 它不是具有确定性质的某种力 它可以是某一个力 或者是几个力的合力来提供 方向时刻发生变化 始终指向圆心且与速度方向垂直 定义 做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力 这个力叫做向心力 用fn表示 几种常见的圆周运动 竖直方向 fncos mg水平方向 f合 mgtan 竖直方向 fncos mg水平方向 f合 mgtan 什么力提供向心力 公式 fn m 2r mv2 r mr 2 t 2 向心力的大小 f合 ma 向心力的大小与哪些物理量有关呢 方向 指向圆心 或与速度方向垂直 特点 a 效果力 b 只改变v方向 不改变v大小 c 对于匀速圆周运动 f合 fn an 的大小不变 方向指向圆心 d 匀速圆周运动是一种变加速曲线运动 23 一只半球壳半径为r 截口水平 现有一物体a 质量为m 位于半球面内侧 随半球面绕对称轴的转动面作圆周运动 如图所示 若a与球面间摩擦因数为 则物体刚好能贴在截口附近 这时角速度多大 若不考虑摩擦 则当球壳以上述角速度转动时 物体位于球面内侧的何处 mg f n f mg n m 2r f n mg m 2r 设n与竖直方向夹角为 m m 24 如图 一光滑圆锥体固定在水平面上 oc ab aoc 30o 一条不计质量 长为l的绳 l oa 一端固定在顶点o 另一端拴一质量为m的质点 质点以速度v绕圆锥体的轴线oc在水平面内作匀速圆周运动 当v 2 当v 时 求出绳对物体的拉力 时 求出绳对物体的拉力 思考 速度增大的圆周运动 变速圆周运动 速度减小的圆周运动 匀速圆周运动所受的合力充当向心力 方向始终指向圆心 如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心 还能做匀速圆周运动吗 当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时 物体做变速圆周运动 切向力f 垂直半径方向的合力向心力fn 沿着半径 或指向圆心 的合力 产生切向加速度 只改变速度的大小 产生向心加速度 只改变速度的方向 一般曲线运动 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动 可以称为一般曲线运动 一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样 如何研究 把一般曲线分割为许多极短的小段 每一段都可以看作一小段圆弧 这些圆弧的弯曲程度不一样 表明它们具有不同的曲率半径 在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理 26 如图所示是用来说明向心力与质量 离转轴距离关系的仪器 球a b可以在光滑杆上无摩擦地滑动 两球之间用一细线连接 ma 2mb 当仪器以角速度 匀速转动 达到稳定时 两球离转轴的距离保持不变 则 a 两球的向心力大小相等b ra rb 2c 两球的向心加速度大小相等d 当 增大时 b球向外运动 ab 25 质量相等的小球a和b分别固定在轻杆的中点及端点 如图所示 当杆在光滑水平桌面上绕o点匀速转动时 求杆oa段及ab段对球的拉力之比 27 如图所示 细绳一端系着质量为m 0 6kg的物体 静止在水平面上 另一端通过光滑小孔吊着质量m 0 3kg的物体 m的中点与圆孔距离为0 2m 并知m和水平面的最大静摩擦力为2n 现使此平面绕中心轴线转动 问角速度 在什么范围内m处于静止状态 g取10m s2 解析 a需要的向心力由绳拉力和静摩擦力合成 角速度 取最大值时 a有离心趋势 静摩擦力指向圆心o 角速度 取最小值时 a有向心运动的趋势 静摩擦力背离圆心o 对于b t mg对于a 所以 28 如图所示 在质量为m的电动机上 装有质量为 的偏心轮 偏心轮转动的角速度为 当偏心轮重心在转轴正上方时 电动机对地面的压力刚好为零 则偏心轮重心离转轴的距离多大 在转动过程中 电动机对地面的最大压力多大 解析 设偏心轮的重心距转轴 偏心轮等效为长为 的细杆固定质量为 轮的质量 的质点 绕转轴转动 轮的重心在正上方时 对电动机 f m 当偏心轮的重心转到最低点时 电动机对地面的压力最大 对偏心轮有 f mg m 2r 对电动机 设它所受支持力为n n f mg 由 解得n 2 m m g 对偏心轮 f mg m 2r 由 得偏心轮重心到转轴的距离为 r m m g m 2 小结 当f合