高中物理 第五章第6节 向心力教材分析与导入设计精品课件 新人教版必修2.ppt

5 6向心力 思考 1 做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗 为什么 2 做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点 写出向心加速度的公式 3 做匀速圆周运动的物体受力有什么特点 受力的方向和大小如何确定 回顾 做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心 这个加速度称为向心加速度an 方向始终指向圆心 an哪来的 即an是如何产生的 根据牛顿第二定律可知物体一定受到了指向圆心的合力 这个合力叫做向心力 向心力 1 定义 做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力 叫向心力 4 效果 只改变v的方向 不改变v的大小 3 方向 始终指向圆心 与v垂直 是变力 2 符号 fn 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 向心力是不是一种新的性质力 即向心力是不是与重力 弹力 摩擦力一样都是按照某种性质来命名的力 分析 f合 f引 fn 在匀速圆周运动中 合力提供向心力 竖直方向上n g 故t即为合力 f合 t fn 在匀速圆周运动中 合力提供向心力 分析 轻绳栓一小球 在光滑水平面做匀速圆周运动 小球受到哪些力的作用 向心力由什么力提供 t 结论 向心力由重力g和弹力t的合力提供 思考 滚筒洗衣机中物体跟着滚筒匀速转动时 向心力由什么力提供 分析 在匀速圆周运动中 合力提供向心力 说明 1 向心力是按照效果命名的力 并不是物体额外受到的一个力 受力分析时 不能多出一个向心力 f合 fn 2 向心力的来源 物体所受的合力提供了物体做匀速圆周运动所需的向心力 可以是重力 弹力 摩擦力等各种性质力的合力 在匀速圆周运动中 合力提供向心力 向心力的大小与哪些物理量有关呢 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 向心力的大小 f合 man 向心力大小与多个物理量有关 在分析向心力与某一物理量的关系时 要注意什么 当m v不变时 fn与r成反比 当m r不变时 fn与v2成正比 当m 不变时 fn与r成正比 当m r不变时 fn与 2成正比 能否利用实验粗略地验证向心力的表达式 f合 fn 一 用向心力演示仪验证 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 两个验证实验 1 实验的基本原理 2 实验需要的器材 钢球 细线 白纸 o 3 实验需要测量的数据有哪些 如何测量 f合 mgtan 秒表 直尺 二用圆锥摆验证 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 验证 g h 2 n t 2 转n圈数所用时间t h 实验数据记录 二用圆锥摆验证 验证 g h 2 n t 2 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 做一做 实验器材 小球空心圆珠笔杆细线实验设计 细线穿过笔杆 一端拴小球 另一端用手牵住 用力转动笔杆使小球做圆周运动 细线的拉力近似的看成是小球的向心力实验过程 1 在 和 不变时 改变m 2 在m和 不变时 改变 3 在m和 不变时 改变 小结 大小 作用效果 只改变速度的方向 方向 始终指向圆心 与v垂直 是变力 来源 合力提供向心力 匀速圆周运动中 向心力 几种常见的圆周运动 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 几种常见的圆周运动 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 f合 mgtan 几种常见的圆周运动 物体相对转盘静止 随盘做匀速圆周运动 竖直方向 n mg水平方向 f合 f静 m 2r 回顾 a b一起向左加速 分析a的受力情况 谁提供向心力 静摩擦力指向圆心 思考 速度增大的圆周运动 变速圆周运动 速度减小的圆周运动 匀速圆周运动所受的合力提供向心力 方向始终指向圆心 如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心 还能做匀速圆周运动吗 当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时 物体做变速圆周运动 切向力ft 垂直半径方向的合力向心力fn 沿着半径 或指向圆心 的合力 产生切向加速度 改变速度的大小 产生向心加速度 改变速度的方向 匀速圆周运动 变速圆周运动 合力全部提供向心力 合力部分提供向心力 一般曲线运动 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动 一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样 如何研究 把一般曲线分割为许多极短的小段 每一段都可以看作一小段圆弧 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 在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理 小结 大小 作用效果 只改变速度的方向 方向 始终指向圆心 与v垂直 是变力 来源 合力提供向心力 匀速圆周运动中 向心力 向心力的分析思路 3 按序分析受力指向圆心的合力即向心力 2 确定圆心 半径确定圆周运动所在的平面 轨迹 圆心 半径 1 确定研究对象 小结 例与练 1 关于圆周运动的合力 下列说法中正确的是 a 圆周运动的合力方向一定指向圆心b 匀速圆周运动的合力方向一定指向圆心c 匀速圆周运动的合力一定不变d 匀速圆周运动的合力大小一定不变 匀速圆周运动的物体速度大小不变 速度方向不断变化 匀速圆周运动向心力只改变物体速度方向 不改变物体速度大小 bd 例与练 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 在相等时间里甲转过60 乙转过45 则它们的合力之比为 a 1 4b 2 3c 8 9d 4 9 d 3 在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球 小球用细线连接起来 当转台匀速转动时 下列说法正确的是 a 两小球速率必相等b 两小球角速度必相等c 两小球加速度必相等d 两小球到转轴距离与其质量成反比 bd 例与练 例与练 4 如图 细杆的一端与一小球相连 可绕过o点的水平轴自由转动 现给小球一初速度 使它做圆周运动 图中a b分别表示小球轨道的最低点和最高点 则杆对球的作用力可能是 a a处为拉力 b处为拉力b a处为拉力 b处为推力c a处为推力 b处为拉力d a处为推力 b处为推力 ab 5 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 例与练 bcd 6 如图所示 a b c三个质量相等的小球拴在同一条绳子上 且oa ab bc 当三个小球在光滑的水平桌面上绕o点做匀速圆周运动时 o a b c始终保持在同一直线上 设oa ab bc段绳中的张力分别为f1 f2 f3 a b c三球的向心加速度分别为a1 a2 a3 试求 1 a1 a2 a3 2 f1 f2 f3 例与练 1 2 3 6 5 3 解析 小橡皮受力如图 小橡皮恰不下落时 有 f mg其中 f n由向心力公式 fn m 2r解以上各式得 例与练 7 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 8 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 例与练 解析 小球的向心力由t和g的合力提供 例与练 9 南通在北纬32