《 向心力》课件1

向心力1向心力：(1)做匀速圆周运动的物体，会受到指向_的合力作,用，这个合力叫做向心力,圆心,圆心,大小,(2)向心力总是指向_，始终与线速度垂直，只改变,速度的方向而不改变_,效果,合力,(3)向心力是根据力的_命名，可以是各种性质的力，也可以是它们的_，还可以是某个力的分力,(4)如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的_；如果物体做非匀速圆周运动(线速度大小时刻改变)，向心力并非是物体受到的合外力(5)向心力的公式：_或_,2向心加速度：,合外力,Fm2r,(1)定义：做匀速圆周运动的物体，在向心力作用下必然产生一个_，这个加速度的方向与向心力的方向相同，,我们称之为向心加速度,加速度,(2)大小：a_.,(3)方向：指向_匀速圆周运动是向心加速方向不,断改变的_运动,圆心,变加速曲线,3下列关于向心力的说法中正确的是(,),B,A物体由于做圆周运动而产生向心力B向心力不改变圆周运动物体速度的大小C做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D做圆周运动的物体所受到的合外力一定是向心力,2r,4关于向心加速度的意义，下列说法正确的是(,),B,A它描述的是线速度大小变化的快慢B它描述的是线速度方向变化的快慢C它描述的是向心力变化的快慢D它描述的是角速度变化的快慢,知识点1,向心力,在图221的圆周运动中，用手感受：,受到绳的拉力,(1)小球做圆周运动时，你牵绳的手感觉到_(2)如果突然松手，将会发生的现象是_(3)在小球质量m和圆周半径r不变的条件下，角速度越,球沿切线方向飞出去,大，手感受到的拉力_,越大,(4)在小球质量m和角速度不变的条件下，圆周半径r越,大，手感受到的拉力_.,越大,(5)在圆周半径r和角速度不变的条件下，小球质量m越,越大,大，手感受到的拉力_.图221,2向心力的性质：(1)向心力是效果力,向心力因其方向时刻指向圆心而得名，故它为效果力向心力的作用效果是只改变速度的方向而不改变速度的大小它不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力,(2)向心力是变力,向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在,改变，故向心力是变力,3向心力的来源：,(1)在匀速圆周运动中，合外力一定是向心力；非匀速圆周,运动中，合外力沿半径方向的分力提供向心力,(2)向心力是按力的作用效果来命名的，充当向心力的力可以是重力、弹力和摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力,4向心力与质量、角速度、线速度和半径的关系：(1)当质量和角速度一定时，向心力与半径成正比(2)当质量和线速度一定时，向心力与半径成反比,(3)当质量和半径一定时，向心力与角速度(或线速度)的二,次方成正比,(4)当角速度(或线速度)和半径一定时，向心力与质量成正,比,【例1】两个质量分别是m1和m2的光滑小球套在光滑水平杆上，用长为L的细线连接，水平杆随框架以角速度做匀速转动，两球在杆上相对静止，如图222所示求两球离转动中心的距离R1和R2及细线的拉力,图222,解得R1,，R2,解：绳对m1和m2的拉力是它们做圆周运动的向心力，根据题意得R1R2L，R2LR1对m1有Fm12R1对m2有Fm22R2m22(LR1)所以m12R1m22(LR1),m2Lm1m2,m1Lm1m2,F,m1m22Lm1m2,.,【触类旁通】,1图223甲为游乐场的悬空旋转椅，我们把这种情况抽象为图乙的模型：一质量m40kg的球通过长L12.5m的轻绳悬于竖直面内的直角杆上，水平杆长L7.5m整个装置绕竖直杆转动，绳子与竖直方向成角当37时,(已知g9.8m/s2，sin370.6，cos370.8)求：,(1)绳子的拉力大小；,(2)该装置转动的角速度,解：(1)对球受力分析如图6所示，则,F拉,mgcos37,代入数据得F拉490N.,图6,图223,(2)小球做圆周运动的向心力由绳的拉力和重力的合力提供，有mgtan37m2(Lsin37L),代入数据得0.7rad/s.,知识点2,向心加速度,问题1：什么是匀速圆周运动？“匀速”的含义是什么？问题2：物体所受的外力有何特点？加速度又怎样呢？探究1：曲线运动运动状态改变一定受到外力一定存在加速度探究2：由牛顿第二定律知Fma，a与F方向一致，物体做匀速圆周运动时，有指向圆心的向心力，所以做匀速圆周运动的物体的加速度方向指向_；又由Fmam2r,知，这个加速度的大小是_,圆心,2r,1定义：做匀速圆周运动的物体具有沿半径指向圆心的加,速度，叫做向心加速度,2方向：向心加速度的方向时刻与物体的速度方向垂直且,指向圆心,4向心加速度与角速度、线速度和半径的关系：,(1)当线速度大小一定时，向心加速度与轨道半径成反比,(2)当角速度一定时，向心加速度与轨道半径成正比(3)当半径一定时，向心加速度与角速度的平方成正比或与,线速度的平方成正比,5向心加速度的实质：向心加速度是描述线速度方向改变快慢的物理量，其方向时刻发生变化，且总是沿着轨迹半径指向圆心的方向，所以匀速圆周运动是变加速运动,【例2】如图224所示为一皮带传动装置，传动时不打滑，O1轮的半径为O2轮半径的两倍，O1轮缘和O2轮缘上分传动过程中A、B、C三点的向心加速度分别为aA、aB、aC，则,(,),图224,AaAaBaC121CaAaBaC212,BaAaBaC124DaAaBaC122,解析：设A、B、C三点的线速度、角速度和半径分别为vA、vB、vC，A、B、C，rA、rB、rC.当一定时，有ar，即aAaB12故aAaBaC124.,答案：B,【触类旁通】,2关于质点的匀速圆周运动，下列说法正确的是(,),D,知识点3,生活中的向心力,1汽车转弯：图225,(1)如图225甲所示，汽车在水平路面上转弯，向心力,的来源是_,(2)如图225乙所示，汽车在倾斜路面上转弯，向心力,的来源是_,2火车转弯：,(1)如图226甲所示，火车在水平轨道上转弯，向心力,的来源是_,(2)如图226乙、丙所示，火车在倾斜轨道上转弯，向心力的来源是_,地面对汽车产生的指向弯道内侧的静摩擦力,汽车重力与地面支持力的合力,外轨作用在火车轮缘上的力F,车厢重力与轨道支持力的合力,甲,乙,丙,图2263汽车过弧形桥：图227,如图227甲、乙所示，汽车通过弧形桥的最高点或最低点时，向心力的来源是_,向心力的来源：向心力可以是某一个力(重力、弹力、摩擦力)或几个力的合力，也可以是某个力的分力向心力是按力的作用效果来命名的，受力分析时，不能多出一个向心力,汽车重力与桥面支持力的合力,【例3】有一辆质量为1.2t的小汽车驶上半径为50m的圆,弧形拱桥，如图228所示求：,(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力有多大？(2)汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用,而腾空？,(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样，那么汽车要在这样的桥面上腾空，速度要多大？(取重力加速度g10m/s2，地球半径R6.4106m),图228,解：(1)设汽车受到的支持力为FN，根据牛顿第二定律有,根据牛顿第三定律，可得汽车对桥的压力FNFN9.6103N.(2)对桥没有压力，即FNFN0时，根据牛顿第二定律有,【触类旁通】,3在用高级沥青铺设的高速公路上，汽车的通行时速是108km/h.汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍,(1)如果汽车在这种高速公路的弯道上拐弯，假设弯道的路,面是水平的，其弯道的最小半径是多少？,(2)如果高速公路上设计了圆弧拱桥，要使汽车能够安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径至少是多少？(取g10m/s2),解：(1)v108km/h30m/s由静摩擦力提供向心力得,即弯道的最小半径为150m.(2)当仅由重力提供向心力时，汽车刚好能够安全通过圆弧拱桥，有,即这个圆弧拱桥的半径至少是90m.,解决圆周运动问题的主要步骤1审清题意，确定研究对象,2分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、,轨道平面、圆心、半径等,3分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的,来源,4据牛顿运动定律及向心力公式列方程5求解、讨论,【例4】高速公路转弯处，其弯道半径R为100m若路面是向着圆心处倾斜的，要求汽车在该处转弯时沿倾斜路面没有,上下滑动的趋势，在车速v15m/s的情况下，路面的倾角应多大？(取g10m/s2),解：由于汽车在转弯时沿倾斜路面没有上下滑动的趋势，所以路面的支持力和汽车