教科版必修二 第2章第2节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度 课件（39张）.ppt

2 2匀速圆周运动的向心力和向心加速度 第二章匀速圆周运动 这些物体为什么会做圆周运动 问题1 做匀速直线运动的物体受到合外力的特征是什么 合外力为零 问题2 做匀变速直线运动的物体受到的合外力的特征是什么 合外力恒定不变 并与速度共线 问题3 做平抛运动的物体受到的合外力的特征是什么 合外力恒定不变 但与速度不共线 小球受哪些力 合外力有何特点 想一想 轻绳栓一小球 在光滑水平面做匀速圆周运动 看一看 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 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 1 向心力通常由重力 弹力 摩擦力中的某一个力提供 或者是某个力的分力 或几个力的合力所提供 也可以是相互间引力 还可以是电荷间作用力 这些力性质不同 效果都是使物体做匀速圆周运动 可见向心力不是一种特殊性质的力 受力分析时不要把向心力当作一个独立的力 向心力是以效果命名的力 为什么 2 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 补充 1 合外力与速度变化情况 合外力恒定 1 当速度与合外力的夹角为锐角时 物体做加速运动 2 当速度与合外力的夹角为钝角时 物体做减速运动 3 当速度与合外力的夹角为90度时 合外力 即向心力 改变速度的方向 物体做圆周运动 常见匀速圆周运动向心力的来源分析 说明 向心力可以是某个力充当 也可以是某个力的分力充当 小球在空中做匀速圆周运动 汽车在水平路面上转弯 卫星绕地球运行 v f f f v v 结论 做匀速圆周运动的卫星 合外力方向指向圆心 地心 与速度v垂直 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 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 请分析以下圆周运动的向心力的来源 归纳 如何寻找向心力 实验2 用细绳连接的钢球 木球各一个 拉住绳的一端 让小球尽量做匀速圆周运动 分别改变转动的快慢 细绳的长短做几次实验 思考 向心力的大小与哪些因素有关 向心力的大小与m r v 有关 感受 实验探究 影响向心力大小的因素 在小球质量m和旋转半径r不变的条件下 改变角速度 多次体验手的拉力 在小球质量m和角速度 不变的条件下 改变旋转半径r 多次体验手的拉力 在旋转半径r和角速度 不变的条件下 改变小球质量m 多次体验手的拉力 体验与交流 角速度 越大 手的拉力越大 旋转半径r越大 手的拉力越大 小球质量m越大 手的拉力越大 二 向心力的大小 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 1 f与m的关系 保持r 一定 保持r m一定 2 f与r的关系 保持m 一定 3 f与 的关系 m大 f也大 r大 f也大 大 f也大 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 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 向心力演示仪 实验结论 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 根据推导向心力的另一表达式 结论精确的研究表明 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 物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比 与半径成正比 与角速度的二次方成正比 直线运动的速度变化量 v1 m sv2 8m s 2 v1 m sv2 2m s v v2 v1 m s v v2 v1 3m s方向与v1v 反向 方向与v1v 同向 平抛运动中速度的变化量 匀速圆周运动中速度的变化量 a 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 匀速圆周运动加速度 方向 指向圆心 大小 描述线速度方向改变快慢的物理量 根据牛顿第二定律 f ma 机械运动 直线运动 曲线运动 匀速直线运动 变速直线运动 匀变速曲线运动 平抛运动 斜抛运动 变加速曲线运动 圆周运动 匀速圆周运动 最简单的运动 补充 2 机械运动的分类 匀变速直线运动 变加速直线运动 匀减速直线运动 匀加速直线运动 1 匀速和变速指的是速度变化情况 2 匀变速和变加速指的是加速度变化情况 注意 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 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 1 匀速圆周运动 2 变速圆周运动 f向是f合指向圆心方向的分力 改变线速度的方向 f切是f合沿圆周切线方向的分力 改变线速度的大小 物体做匀速圆周运动时 由合力提供向心力 小结 巩固训练 1 向心加速度只改变速度的 而不改变速度的 方向 大小 随堂练习 1 关于向心加速度 下列说法正确的是 a 它描述的是线速度方向变化的快慢b 它描述的是线速度大小变化的快慢c 它描述的是向心力变化的快慢d 它描述的是转速的快慢 a 2 如图 所示 在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动 物体所受向心力是 a 重力b 弹力c 静摩擦力d 滑动摩擦力 图 b 3 如图所示在皮带传动中 两轮半径不等 下列说法哪些是正确的 a两轮角速度相等b两轮边缘线速度的大小相等c大轮边缘一点的向心加速度大于小轮边缘一点的向心加速度d同一轮上各点的向心加速度跟该点与中心的距离成正比 bd 4 如图所示皮带转动轮 大轮直径是小轮直径的 倍 a是大轮边缘上一点 b是小轮边缘上一点 c是大轮上一点 c到圆心o1的距离等于小轮半径 转动时皮带不打滑 则a b c三点的角速度之比 a b c 向心加速度大小之比aa ab ac 1 1 1 5 一物体做平抛运动 在两个不同时刻的速度分别为v1和v2 时间间隔为 t那么 av1和v2的方向一定不同 b若v2是后一时刻的速度 则v1 v2 c由v1到v2的速度变化量 v的方向一定竖直向下 d由v1到v2的速度变化量 v的大小为g t abcd 板书设计 一 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