高一物理 向心力 课件人教版必修二.ppt

向心力 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 运动状态改变 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 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 n与g相平衡 所以合力为f 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 垂直 速度v 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 2 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 向心力通常由重力 弹力 摩擦力中的某一个力 或几个力的合力所提供 图2 例 下列物体做匀速圆周运动时 向心力分别由什么力提供 人造地球卫星绕地球运动时 万有引力 小球在光滑的水平桌面上运动 如图1 小球在水平面内运动 如图2 图1 细绳的拉力 小球重力和绳拉力的合力 例 下列物体做匀速圆周运动时 向心力分别由什么力提供 玻璃球沿碗 透明 的内壁在水平面内运动 如图3 不计摩擦 使转台匀速转动 转台上的物体也随之做匀速圆周运动 转台与物体间没有相对滑动 如图4 图3 图4 小球重力和内壁支持力的合力 台面的静摩擦力 实验与探究 阅读课本 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 动画 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 例 一个做匀速圆周运动的物体 如果保持半径不变 使每秒转速增加到原来的2倍所需向心力就比原来大3n 则物体原来的向心力为多大 1n 例 a b两球都做匀速圆周运动 a球质量为b球的3倍 a球在半径25cm的圆周上运动 b球在半径16cm的圆周上运动 a球转速为30r min b球转速为75r min 求a球所受向心力与b球所受向心力之比 解 二 向心加速度 1 向心加速度由谁产生 方向如何 向心加速度由向心力产生 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 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 推导 向心加速度的大小与方向 向心力公式 f向 f合 mr 2 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 讨论与交流 例 一物体在水平面内沿半径r 20cm的圆形轨道做匀速圆周运动 线速度v 0 2m s 那么 它的向心加速度为 m s2 它的角速度为 rad s 它的周期为 s 0 2 1 2 三 生活中的向心力 在水平湿滑的道路上转弯时 无论是骑车还是驾车 都要减速行使 在高速公路和铁轨的弯道处 路基都要设计成倾斜的 思考下列的问题 汽车水平路面转弯时的向心力 f向 f静 mv2 r 汽车转弯时的向心力是谁提供的 实际上是什么力 由地面提供的 实际是静摩擦力 汽车在倾斜路面转弯时的向心力 由于重力mg和地面的支持力n不在在条直线上 就产生了一个合力f 这个力就是提供给汽车做圆周运动所需的向心力 所以 车速越快 弯道半径越小 需要的向心力就越大 倾斜的角度也越 大 讨论与交流 如图 取一条细绳 一端系一个小球 另一端用手挥动细绳 使小球做匀速圆周运动 小球受几个力的作用 可以说小球受到重力 绳的拉力和向心力三个力的作用吗 为什么 不可以说小球受到重力 绳的拉力和向心力三个力的作用 因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力 通常由重力 弹力 摩擦力中的某一个力 或几个力的合力所提供 所以小球只受两个力 重力和绳的拉力 mg t 讨论与交流 如图 取一条细绳 一端系一个小球 另一端用手挥动细绳 使小球做匀速圆周运动 小球受几个力的作用 可以说小球受到重力 绳的拉力和向心力三个力的作用吗 为什么 小球需要的向心力多大 mg t f合 f向 f合 mgcot 例1 质量为m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 小球受力 解 l 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律 即 长为0 2米的绳子一端系着一质量为1千克的木块在光滑水平面上绕绳子的另一端o以2m s的速度作匀速圆周运动 求 1 物体的加速度2 若增加转速 木块的加速度和所受的拉力如何变化 3 如果转速和绳长不变 则木块的质量减轻为原来的一半 则它的线速度如何变化 20m s f mr 2 mr 2 n 2 4 2mrn2 变大 v r r 2 n 所以线速度不变 如图