22向心力和向心加速度.ppt

向心力与向心加速度 物理必修2第2章第2节 地球公转 地球围绕太阳转 花样滑冰 链球运动 飞机拐弯 这些物体为什么会做圆周运动 提问 什么是匀速圆周运动 匀速 的含义是什么 讨论 那么物体所受的外力沿什么方向 加速度又怎样呢 匀速圆周运动是变加速曲线运动 变加速曲线运动 运动状态改变 一定受到外力 一定存在加速度 1 图6 6 1中的地球受到什么力的作用 这个力可能沿什么方向 2 图6 6 2中的小球受到几个力的作用 这几个力的合力沿什么方向 轻绳拴一小球 在光滑水平面做匀速圆周运动 绳拉小球 学生小实验1 O 受力分析 结论 FN与G相抵消 所以合力为F O F F F V V V O 力与运动分析 1 定义 做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力 叫向心力 2 特点 方向始终与V垂直 指向圆心 是变力 一 向心力 方向时刻发生变化 例 弯道跑技术 常见匀速圆周运动向心力的来源分析 小球在空中做匀速圆周运动 汽车在倾斜路面上转弯 常见匀速圆周运动向心力的来源分析 汽车在水平路面上转弯 物体相对转盘静止 随盘做匀速圆周运动 F向 F合 Ff 木块做圆周运动所需向心力 由圆盘对木块的静摩擦力f提供 G FN Ff 小球受到哪些力的作用 向心力由什么力提供 想一想 几个典型的匀速圆周运动 圆锥摆 G F F合 r 小球受到哪些力的作用 向心力由拉力F和重力G的合力提供 向心力由什么力提供 想一想 几个典型的匀速圆周运动 玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动 几个典型的匀速圆周运动 卫星绕地球运行 V F b 几个典型的匀速圆周运动 光滑桌面上转动的小球 弹力 随圆盘匀速转动的物体 摩擦力 卫星绕地球运动 万有引力 圆锥摆 重力和弹力的合力 注意 1 向心力是根据效果命名的力 并不是一种新的性质的力 2 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 关于向心力的几点说明 1 向心力是按效果命名的力 它可以是其他力的合力 也可以是某个力 还可以是某个力的分力 在对物体进行受力分析时 一定不要在物体实际所受力的基础上再加一个向心力 2 向心力的作用效果只改变圆周运动的方向 而不改变速度的大小 3 向心力是变力 虽然向心力的大小不变但其方向时刻改变 故匀速圆周运动是在变力作用下的曲线运动 课堂练习 请分析以下圆周运动的向心力的来源 学生小实验2 重做前面的小实验 自行改变实验条件 多做几次 介绍向心力演示器 1 构造 塔轮 长槽 短槽 弹簧测力套筒 标尺等 2 使用方法 引导学生阅读P28的实验与探究3 实验方法 控制变量法 演示实验 向心力大小的实验 向心力演示仪 实验现象 角速度 相同 半径r相同 质量m越大 向心力越大 角速度 相同 质量m相同 半径r越大 向心力越大 质量m相同 半径r相同 角速度 越大 向心力越大 控制变量法 第二节向心力与向心加速度 实验过程 F1 2F2 F1 2F2 F1 F2 4 结论 1 m 一定时 3 m r一定时 F F 2 r 一定时 F 即 r m 2 向心力的大小 F mr 2 F mv2 r 角速度一定时 向心力与半径成正比 线速度一定时 向心力与半径成反比 练一练 BC 答案 24牛 3 质量为m 1kg的物体相对转盘静止 随盘做匀速圆周运动的角速度 2rad s 如果物体到转盘圆心的距离为R 0 5m 求物体受到的静摩擦力大小 G FN Ff 4 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 竖直向下的重力G 沿绳方向的拉力T 小球的向心力 由T和G的合力提供 解 L 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律 即 下面我们要从加速度的定义a v t进行一般性的讨论 速度的变化量 1 如果初速度v1和末速度v2在同一方向上 如何表示速度的变化量 v v是矢量还是标量 甲 V1 V V2 1 v1 V2 如图甲 乙 V1 V V2 2 v1 v2 如图乙 2 如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上 如何表示速度的变化量 v 曲线运动中的速度变化量 速度的变化量 v与初速度v1和末速度v2的关系 从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度的矢量v1和v2 从初速度矢量v1的末端作一个矢量 v至末速度矢量v2的末端 矢量 v就等于速度的变化量 速度的变化量 探究 设质点沿半径为r的圆周运动 某时刻位于A点 速度为VA 经过时间t后位于B点 速度为VB 质点速度的变化量沿什么方向 注意 1 VA VB的长度是否一样 2 VA平移时注意什么 3 v t表示什么 4 v与圆的半径平行吗 在什么条件下 v与圆的半径平行 结论 当 t很小很小时 v指向圆心 二 向心加速度 r 1 做匀速圆周运动的物体加速度指向圆心 这个加速度称为向心加速度 v V L r a v t V L t 思考 从公式a v2 r看 向心加速度与圆周运动的半径成反比 从公式a rw2看 向心加速度与半径成正比 这两个结论是否矛盾 1 在y kx这个关系式中 说y与x成正比 前提是什么 2 自行车的大齿轮 小齿轮 后轮三个轮子的半径不一样 它们的边缘上有三个点A B C 其中哪两点向心加速度的关系适用于 向心加速度与半径成正比 哪两点适用于 向心加速度与半径成反比 三 课堂练习 1 下列关于向心加速度的说法中 正确的是 A 向心加速度的方向始终与速度的方向垂直B 向心加速度的方向保持不变C 在匀速圆周运动