鲁科版必修2 4.2 向心力与向心加速度 课件（39张） (2).ppt

4 2向心力与向心加速度 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 这些物体为什么会做圆周运动 学生小实验 步骤一 拉住绳子一端 使小球在桌面上做匀速圆周运动 观察与思考 1 小球为何做匀速圆周运动 2 小球受到哪些力作用 合外力是哪个力 这个力的方向有什么特点 这个力起什么作用 3 一旦线断或松手 结果如何 o g fn f 小球受力分析 o fn与g相抵消 所以合力为f o f f f v v v o 小球受力分析 结论 做匀速圆周运动的小球 合外力指向圆心 与速度v垂直 卫星绕地球运行 v f f f v v 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 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 注意 例 1 向心力通常由重力 弹力 摩擦力中的某一个力 或者是某个力的分力 或几个力的合力所提供 2 向心力是根据力的作用效果来命名的 受力分析时不要把向心力当作一个独立的力 为什么 3 作用效果 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 这些物体做圆周运动时 向心力分别由什么力提供 物体相对转盘静止 随盘做匀速圆周运动 卫星绕地球运行 f f f 圆锥摆 ft r 圆锥摆 r 玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动 4 向心力大小 1 体验向心力的大小 猜想 向心力大小可能与 有关 质量 半径 角速度 a 拉住绳的一端 让大橡皮塞尽量做匀速圆周运动 保持转动的半径不变 改变转动的快慢 体会绳的拉力与转动快慢的关系 b 改变转动的半径 保持转动的快慢不变 体会绳的拉力与转动半径的关系 c 用同样的半径和同样的转动快慢让小橡皮塞与大橡皮塞做匀速圆周运动 体会绳的拉力与质量的关系 转动手柄 变速塔轮 变速塔轮 长槽 短槽 横臂挡板 弹簧测力套筒 标尺 向心力演示器构造 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 4 向心力大小 1 体验向心力的大小 猜想 向心力大小可能与 有关 质量 半径 角速度 2 演示实验 用向心力演示器演示 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 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 根据推导向心力的另一表达式 1 向心加速度由谁产生 方向如何 3 怎样推导向心加速度的公式 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 阅读后思考 向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量 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 方向始终与v垂直 指向圆心 向心力公式 f向 f合 mr 2 推导 向心加速度的大小与方向 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 三 向心加速度 3 向心加速度的方向 4 定义 做匀速圆周运动的物体 加速度方向指向圆心 这个加速度叫做向心加速度 5 公式 6 意义 描述速度方向改变的快慢 变速圆周运动的向心力 f 匀速圆周运动 变速圆周运动 合外力全部提供向心力 合外力部分提供向心力 1 由于地球的自转 地球表面上各点均做匀速圆周运动 所以a 地球表面各处具有相同大小的线速度b 地球表面各处具有相同大小的角速度c 地球表面各处具有相同大小的向心加速度d 地球表面各处的向心加速度方向都指向地球球心 答案 b 2 如图所示 长为l的悬线固定在o点 在o点正下方处有一钉子c 把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放 小球到悬点正下方时悬线碰到钉子 则小球的a 线速度突然增大b 角速度突然增大c 向心加速度突然增大d 悬线拉力突然增大 答案 bcd 3 如图所示 定滑轮的半径r 2cm 绕在滑轮上的细线悬挂着一个重物 由静止开始释放 测得重物以加速度a 2m s2做匀加速运动 在重物由静止下落1m的瞬间 滑轮边缘上的点的角速度 rad s 向心加速度a m s2 答案 100200 4 如图所示 一质量为m的砂袋用长为l的绳子拴住悬挂在o点 被拳击运动员水平击中后 荡起的最大高度是h 求砂袋刚被击中后的瞬间 砂袋的向心加速度是多大 答案 2gh l 5 图为甲 乙两球做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图象 其中甲的图线为双曲线 由图象可知 甲球运动时 线速度大小 填 变化 或 不变 下同 角速度 乙球运动时 线速度大小 角速度 答案 不变变化变化不变 6 图所示为一皮带传动装置 右轮的半径为r a是它边缘上的一点 左侧是一轮轴 大轮的半径为4r 小轮的半径为2r b点在小轮上 距小轮中心的距离为r c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上 若在传动过程中皮带不打滑 则 a a点与b点的线速度大小相等b a点与b点的角速度大小相等c a点与c点的线速度大小相等d a点与d点的向心加速度相等 答案 cd 7 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 小结 作业 练习 8 上海在北纬31 求上海所在处物体绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大 设地球半径r 6400km cos31 0 86 a o r r 分析 首先应明确物体做匀速圆周运动 再确定圆周轨迹 圆心及半径 解 物体随地球自转的角速度 2 t o 圆周半径r r cos31 a r 2 r cos31 2 t 2 代入数据可得a 2 9 10 2m s2 小结 作业 课堂小结 一 向心力 大小 方向 沿半径指向圆心 是变力 特点 f v 方向不断变化 来源 重力 弹力 摩擦力或几个力的合力 f mr 2 作业 二 向心加速度 大小 a r 2或a 方向 沿半径指向圆心 方向不断变化 是变加速运动 物理意义 表示速度方向变化快慢的物理量 例题 三 巩固训