匀速圆周运动的向心力和向心加速度.ppt

第四章匀速圆周运动,2、匀速圆周运动的向心力和向心加速度,圆周运动有什么特点？,活动：感受向心力（P25）,1、拉力的方向是怎样的？2、增大旋转半径，拉力怎样变化？3、减小旋转的速度，拉力怎样变化？4、松手后物体还能维持圆周运动吗？5、换一个质量较大的铁球进行实验，拉力怎样变化？,沿着绳的方向,拉力变大（角速度不变）,拉力变小,物体沿切线方向飞出，不再做圆周运动,拉力变大,O,小球在桌面上做匀速圆周运动时的受力分析：,结论：FN与G相抵消，所以合力为F,结论：合外力指向圆心，与速度V垂直,只改变速度的方向，不改变速度的大小。,O,F,F,F,V,V,V,O,小球在桌面上做匀速圆周运动时的力与运动分析：,一、向心力,物体做匀速圆周运动时所受的合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的力就叫做向心力。,1、向心力的方向：与速度垂直，始终指向圆心（方向不断变化）；,2、向心力的作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小.,向心力是以效果命名的力,向心力可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供，可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供。它不是除重力弹力摩擦力外又增加了的另一个力。,BD,例题2、关于向心力的下列说法中正确的是（）A物体受到向心力的作用才能做圆周运动B向心力是指向圆心方向的合外力，它是根据力的作用效果命名的C向心力只能改变物体的运动方向，不可能改变运动的快慢D向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是某种力的分力,BCD,二、向心力的大小,实验探究：探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系。,1、实验仪器向心力演示器,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,G,匀速圆周运动,FN,F,F,3、实验方法控制变量法,（1）F与m的关系,（2）F与r的关系,（3）F与的关系,结论:Fm,结论:Fr,结论:F2,Fkm2r,由vr，可得F=mv2/r由2/T可得：F=mr（42/T2）,各量均用国际制单位表示，则K=1，Fm2r,4、实验结论：向心力的大小F=mr2F=mv2/r、当r、一定时，向心力与质量成正比、当m、r一定时，角速度越大，向心力越大、当m、一定时，运动半径越大，向心力越大讨论与交流P27：为什么在向心力大小的两个表达式中，一个式子中向心力的大小与半径成正比，而另一个式子中向心力的大小与半径成反比？它们相互矛盾吗？,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动,G,FN,f,F向=F合=f,三、向心力的来源,卫星绕地球运行,F,F,F,圆锥摆,FT,r,圆锥摆,r,例题：如图所示，汽车以速度V通过一半圆形拱桥的顶点时，关于汽车受力的说法正确的是（）A汽车受重力、支持力、向心力B汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力C汽车的向心力是重力D汽车的重力和支持力的合力是向心力,D,四、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。,向心力公式:F向=F合=mr2,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,向心加速度,定义:由向心力产生的加速度叫向心加速度。,物理意义:它是表示速度方向变化快慢的物理量。说明:向心力和向心加速度的公式同样适用于一般的圆周运动,例题：如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（）,例题1：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