高中物理必修一 向心力ppt课件.ppt

5 6 这些物体为什么会做圆周运动 所受合外力 零 复习 什么是匀速圆周运动 匀速 的含义是什么 匀速圆周运动是 速曲线运动 变 一定不等于 一定具有 加速度 那么物体所受的合外力有何特点 加速度又怎样呢 观察 一 感受向心力 阅读课本 观察与思考 看看 想想 牵绳的手有什么感觉 如果松手 将会发生什么现象 增大或减小小物体的线速度 手的感觉有什么感觉 受到一个拉力的作用 且力的方向 变化 不断 O G N F 小球受力分析 O O F F F V V V O 结论 物体做匀速圆周运动 合外力指向圆心 且与速度垂直 这个指向圆心的合力就叫做向心力 F向 F合 F 人造卫星绕地球运行 物体相对转盘静止 随盘做匀速圆周运动 F向 F合 Ff 由小球受到的重力 支持力 静摩擦力三个力的合力提供 即圆盘对木块的静摩擦力Ff G FN Ff 小球向心力的来源 匀速圆周运动实例分析 向心力的来源 实验 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 小球受到哪些力的作用 向心力由什么力提供 想一想 结论 向心力由拉力F和重力G的合力提供 总结 向心力是根据效果命名的力 并不是一种新的性质的力 向心力的来源 可以是重力 弹力 摩擦力等各种性质的力 也可以是几个力的合力 还可以是某个力的分力 物体做匀速圆周运动时 由合力提供向心力 向心力不是物体真实受到的一个力 不能说物体受到向心力的作用 只能说某个力或某几个力提供了向心力 小结 分析向心力来源的思路 1 明确研究对象2 确定圆周运动所在的平面 明确圆周运动的轨迹 半径及圆心位置3 进行受力分析 分析指向圆心方向的合力即向心力 F合 mgtan 竖直方向 FNcos mg水平方向 F合 m 2Rsin 沿光滑碗内壁做圆周运动的小球 讨论 物块随着圆桶一起匀速转动时 物块的受力 物块向心力的来源 物块做匀速圆周运动时 合力提供向心力 即桶对物块的支持力 匀速圆周运动实例分析 向心力的来源 向心力的大小与哪些物理量有关呢 思考讨论 一 用向心力演示器验证 方法 控制变量法 F与m r 1 F与m的关系 保持r 一定 保持m 一定 2 F与 的关系 保持m r一定 3 F与r的关系 m大 F也大 大 F也大 r大 F也大 演示仪 两个验证实验 圆锥摆 介绍 向心力演示仪 G FN 小球静止 手推档板 介绍 向心力演示仪 G 匀速圆周运动 FN F F 介绍 向心力演示仪 二实验 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 1 实验的基本原理 从运动的角度求得Fn 从受力的角度求得F合 将Fn和F合进行比较 2 实验需要的器材 钢球 细线 画有同心圆的白纸 天平 秒表 直尺 O 3 实验需要测量的数据有哪些 如何测量 F合 mgtan m r v m r 转n圈数所用时间t h 注意事项 1 h并不等于纸面距悬点的高度 2 小球与纸面不能接触 3 测t时不能太久 4 启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动 实验数据记录 实验与探究 猜想 向心力大小可能与 有关 质量 半径 角速度等 实验 完成课本实验 实验方法 控制变量法 m 不变 r越大 F越 m r不变 越大 F越 r 不变 m越大 F越 大 大 大 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 公式 F mr 2 根据推导向心力的另一表达式 变速圆周运动和一般曲线运动 变速圆周运动的合外力也指向圆心吗 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的 怎么分析研究一般的曲线运动 哪个力提供向心力 向心力和切向力的作用效果 什么情况下物体做匀速圆周运动 什么情况下做变速圆周运动 Ft切向分力 它产生切向加速度 改变速度的大小 Fn向心分力 它产生向心加速度 改变速度的方向 结论匀速圆周运动 只有向心加速度时 变速圆周运动 同时具有向心加速度和切向加速度时 做变速圆周运动的物体所受的力 链球运动 F 做变速圆周运动的物体所受的力 Fn Ft Ft切向分力 它产生切向加速度 改变速度的大小 Fn向心分力 它产生向心加速度 改变速度的方向 结论匀速圆周运动 只有向心加速度时 变速圆周运动 同时具有向心加速度和切向加速度时 加速 变速圆周 向心力是合力吗 匀速圆周运动 变速圆周运动 F向是F合的指向圆心方向的分力Fn 物体做匀速圆周运动时 由合力提供向心力 小结 把一般曲线分割为许多极短的小段 每一段都可以看作为一小段圆弧 而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 在注意到这点区别之后 分析质点经过曲线上某位置的运动时 就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了 处理一般曲线运动的方法 小结 3 向心力的大小 2 向心力的作用效果 改变速度的方向 不改变大小 1 向心力的方向 指向圆心且与速度方向垂直 4 向心力的来源可以是某一个力 或者是几个力的合力来提供 变速圆周运动中的合力并非向心力 在匀速圆周运动中 合力充当向心力 1 关于向心力说法中正确的是 A 物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力 B 向心力不改变速度的大小 C 做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的 D 向心力是除物体所受重力 弹力以及摩擦力以外的一种新的力 B 练习 2 用细线拴住一球做匀速圆周运动 下列说法中正确的是 A 在线速度一定情况下 线越长越易断 B 在线速度一定情况下 线越短越易断 C 在角速度一定情况下 线越长越易断 D 在角速度一定情况下 线越短越易断 BC 5 如图 半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动 小橡皮块紧帖在圆筒内壁上 它与圆筒的摩擦因数为 现要使小橡皮不落下 则圆筒的角速度至少多大 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 解析 小橡皮受力分析如图 小橡皮恰不下落时 有 Ff mg其中 Ff FN而由向心力公式 FN m 2r解以上各式得 练习 例1 关于向心力说法中正确的是 A 物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力 B 向心力不改变速度的大小 C 做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的 D 向心力是除物体所受重力 弹力以及摩擦力以外的一种新的力 B 练习 例2 甲乙两物体都做匀速圆周运动 其质量之比为1 2 转动半径之比为1 2 在相同时间内甲转过4周 乙转过3周 则它们的向心力之比为 A 1 4B 2 3C 4 9D 9 16 C 例3 如图 半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动 小橡皮块紧帖在圆筒内壁上 它与圆筒的摩擦因数为 现要使小橡皮不落下 则圆筒的角速度至少多大 解析 小橡皮受力分析如图 小橡皮恰不下落时 有 Ff mg其中 Ff FN而由向心力公式 FN m 2r解以上各式得 例4长为L的细线 拴一质量为m的小球 小球的一端固定于O1点 让其在水平面内作匀速圆周运动 形成圆锥摆 如图所示 求摆线与竖直方向成 时 1 摆线中的拉力大小 2 小球运动的线速度的大小 3 小球做匀速圆周运动的周期 m 竖直方向 Tcos mg水平方向 F合 m 2lsin 竖直方向 F升cos mg水平方向 F合 m 2r F合 mgtan F合 mgtan 竖直方向 Ncos mg水平方向 F合 m 2r 竖直方向 Ncos mg水平方向 F合 m 2Rsin 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 L 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律 即 解析 小球的向心力由T和G的合力提供 2 如图所示 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面 圆锥筒固定不动 两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动 则 A 球A的线速度一定大于球B的线速度 B 球A的角速度一定小于球B的角速度 C 球A的运动周期一定小于球B的运动周期 D 球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力 mg N F AB 3 质量为m的小球 用长为l的线悬挂在O点 在O点正下方处有一光滑的钉子O 把小球拉到右侧某一位置释放 当小球第一次通过最低点P时 A 小球速率突然减小B 小球角速度突然增大C 小球向心加速度突然增大D 摆线上的张力突然增大 BCD 4 A B两个物体放在旋转圆台上 动摩