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文档简介
1、1、理解向心力概念?知道向心力是根据力的作用效果命名的;一、学习目标一、学习目标2、理解向心力大小跟哪些因素有关;会计算简单情境的向心力; 3、理解向心加速度的概念,会计算简单情境的向心加速度;二、观察与思考(一)二、观察与思考(一)公路或铁路的转公路或铁路的转弯处为什么要设弯处为什么要设计成里低外高计成里低外高?摩托车转弯时摩托车转弯时,驾驶员为什么驾驶员为什么要向里倾斜要向里倾斜?二、观察与思考(二)二、观察与思考(二)1、感受小球的向心力、感受小球的向心力(课本(课本p33) 用细绳的一端拴住一个小球,绳的另一端用细绳的一端拴住一个小球,绳的另一端用手按住,让小球在用手按住,让小球在光滑
2、光滑的水平桌面上做匀的水平桌面上做匀速圆周运动。速圆周运动。牵绳的手是否感受到了绳的拉力?牵绳的手是否感受到了绳的拉力?小球受到几个力的作用?小球受到几个力的作用?小球合外力大小等于哪个力的大小?小球合外力大小等于哪个力的大小?小球受到的合外力方向指向哪里?小球受到的合外力方向指向哪里?实验时手感受到细绳拉力作用;由受力分析可知,小球受三个力作用,实验时手感受到细绳拉力作用;由受力分析可知,小球受三个力作用,n与与g相互平衡,合外力大小等于细绳拉力相互平衡,合外力大小等于细绳拉力f大小,方向指向圆心。这个大小,方向指向圆心。这个指向圆心的合力就叫向心力指向圆心的合力就叫向心力。做圆周运动的物体
3、都做圆周运动的物体都需要需要向心力向心力。nf拉拉g三、感受向心力三、感受向心力2 2、研究向心力的来源(、研究向心力的来源(1 1)ngf摩摩由受力分析可知,桌面的静摩擦力提供向心力由受力分析可知,桌面的静摩擦力提供向心力做圆周运动的物体都做圆周运动的物体都需要需要向心力,那么物体随转盘向心力,那么物体随转盘转动时是谁转动时是谁提供提供向心力呢?向心力呢?2 2、研究向心力的来源(、研究向心力的来源(2 2)由受力分析可知,由受力分析可知,绳的拉力和球重力的合力提供向心力绳的拉力和球重力的合力提供向心力小球做圆锥摆运动时,谁提供了向心力呢?小球做圆锥摆运动时,谁提供了向心力呢?2 2、研究向
4、心力的来源(、研究向心力的来源(3 3)gn由受力分析可知,由受力分析可知,静摩擦力提供向心力静摩擦力提供向心力fff汽车水平转弯运动时,谁提供了向心力呢?汽车水平转弯运动时,谁提供了向心力呢?2 2、研究向心力的来源(、研究向心力的来源(4 4) 由受力分析可知,是万有引力提供向心力由受力分析可知,是万有引力提供向心力天体做圆周运动时,谁提供了向心力呢?天体做圆周运动时,谁提供了向心力呢? 由向心力的来源分析可知,某由向心力的来源分析可知,某一个一个力或某力或某几个几个力的力的合合力力都可以充当(或提供)向心力,都可以充当(或提供)向心力,向心力并不是额外的又向心力并不是额外的又一种力一种力
5、,向心力是一种效果力,它根据力的效果命名的。,向心力是一种效果力,它根据力的效果命名的。结论:匀速圆周运动向心力结论:匀速圆周运动向心力f的方向指向圆心,与速度的方向指向圆心,与速度v的方的方向垂直,向心力向垂直,向心力只只改变改变速度的方向,不改变速度的大小。速度的方向,不改变速度的大小。offfvvv3 3、研究向心、研究向心力的作用效果力的作用效果(改变了什么改变了什么):(1 1)向心力的定义:)向心力的定义:做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向圆心,这个合外力就叫做向心力向心力;(2 2)向心力的方向:)向心力的方向:方向总是指向圆心,方向与速度方向垂直垂直,方向不断改变;(3
6、3)向心力的来源:)向心力的来源:向心力可以是某一个力,也可以是几个力的合力,还可以是某个力的分力。所以向心力是按效果命名效果命名的力;(4 4)向心力的作用:)向心力的作用:只改变只改变速度的方向,不改变不改变速度的大小;(5 5)向心力是矢量矢量,它的大小虽然不变,但它的方向时刻改变,所以向心力是变力向心力是变力 ;4 4、实验小结:实验小结: 物体做圆周运动时都需要外界提供向心力,那么,向心力的大物体做圆周运动时都需要外界提供向心力,那么,向心力的大小跟物体的质量及与描述圆周运动的半径小跟物体的质量及与描述圆周运动的半径r角速度角速度线速度线速度v等物理等物理量之间有什么有关呢?下面开始
7、研究向心力大小与哪些因素有关。量之间有什么有关呢?下面开始研究向心力大小与哪些因素有关。 研究向心力有多种实验方式,本节课我们采用向心力演示器装研究向心力有多种实验方式,本节课我们采用向心力演示器装置(如图一)来研究向心力大小与物体质量、半径和角速度大小的置(如图一)来研究向心力大小与物体质量、半径和角速度大小的关系。其它的实验方法,如课本关系。其它的实验方法,如课本p34所示的(图二)等,同学们可所示的(图二)等,同学们可以自行探究。以自行探究。四、【实验探究】研究向心力大小与什么因素有关:四、【实验探究】研究向心力大小与什么因素有关:图二图二图一图一1、演示向心力大小的实验(采用、演示向心
8、力大小的实验(采用控制变量法控制变量法)2、实验的结论:向心力大小与质量、半径和角速度大小都有关。、实验的结论:向心力大小与质量、半径和角速度大小都有关。再由 推导向心力的另一表达式 vr3、匀速圆周运动的向心力公式:、匀速圆周运动的向心力公式:说明f向的大小与质量、半径和线速度大小有关。(2)公式:(1)公式:由演示实验可知:质量、半径和角速度越大,向心力就越大,可以证明向心力的公式如下(证明过程略)。2fmr 2vfmr 说明f向的大小与质量、半径和角速度大小有关。五、匀速圆周运动加速度公式的推导五、匀速圆周运动加速度公式的推导2222fmrfavmfmrarvar 匀速圆周运动的加速度是
9、由向心力产生的,所以其匀速圆周运动的加速度是由向心力产生的,所以其方向必定指向圆方向必定指向圆心,所以匀速圆周运动的加速度又称为心,所以匀速圆周运动的加速度又称为。向心加速度方向也与速度方向垂直,它只向心加速度方向也与速度方向垂直,它只改变速度的方向,不改变改变速度的方向,不改变速度的大小。速度的大小。 向心加速度的方向是不断变化的,所以向心加速度是变量。向心加速度的方向是不断变化的,所以向心加速度是变量。 (4) 向心力和向心加速度公式虽然是从匀变速圆周运动中推导出来向心力和向心加速度公式虽然是从匀变速圆周运动中推导出来,但但它也适用于非匀变速圆周运动的计算它也适用于非匀变速圆周运动的计算1
10、 1、时时向心力的计算?向心力的计算?mgnf静2vffmr向静2fvamr向向六、向心力和向心加速度的计算六、向心力和向心加速度的计算由牛顿第二定律可得:由牛顿第二定律可得:假设向心力完全由支持力与重力的合力假设向心力完全由支持力与重力的合力f合来提供合来提供2tanvffmgmr向合受力分析如图所示,则有:受力分析如图所示,则有:2tantanfmgvagmmr向向1 1、向心力的概念:做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向圆、向心力的概念:做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向圆心,这个合外力就叫做向心力。向心力只改变速度的方向,不改心,这个合外力就叫做向心力。向心力只改变速度的方向
11、,不改变速度的大小;向心力是变力;向心力是根据力的效果命名的;变速度的大小;向心力是变力;向心力是根据力的效果命名的;22varr 向向2 2、。向心加速度只改变速度的方向,。向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小;向心加速度是变量。不改变速度的大小;向心加速度是变量。说明:说明: 向心力和向心加速度公式虽然是从匀变速圆周运动中推导出向心力和向心加速度公式虽然是从匀变速圆周运动中推导出来来,但它也适用于非匀变速圆周运动的计算但它也适用于非匀变速圆周运动的计算22vfmrmr 向向3 3、两个公式、两个公式 1 1、关于向心力说法中正确的是(、关于向心力说法中正确的是( )a a、物体由于
12、做圆周运动而产生的力叫向心力;、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力;b b、向心力不改变速度的大小、向心力不改变速度的大小, ,只改变速度的方向;只改变速度的方向;c c、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的;、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的;d d、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力;、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力;b b六、巩固练习六、巩固练习2.2.物体做匀速圆周运动时,下列说法正确的是(物体做匀速圆周运动时,下列说法正确的是( ) a a、物体必须受到恒力作用;、物体必须受到恒力作用;b b、物体所受合力必须等于零;、物体所
13、受合力必须等于零;c c、物体所受合力的大小可能变化;、物体所受合力的大小可能变化;d d、物体所受合力大小不变,方向不断改变、物体所受合力大小不变,方向不断改变. .d d4 4、下列关于向心加速度的说法中,正确的是(、下列关于向心加速度的说法中,正确的是( )a a、向心加速度的方向始终与速度的方向垂直、向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 b b、向心加速度的方向保持不变、向心加速度的方向保持不变c c、在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的、在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的d d、在匀速圆周运动中,向心加速度的大小不断变化、在匀速圆周运动中,向心加速度的大小不断变化3 3、如图所示,
14、用细绳拴一小球在光滑桌面上绕一铁钉、如图所示,用细绳拴一小球在光滑桌面上绕一铁钉( (系一绳套系一绳套) )做匀速圆周运动,关于小球的受力,下列说法正确的是做匀速圆周运动,关于小球的受力,下列说法正确的是( )( )a a、重力、支持力、重力、支持力b b、重力、支持力、绳子拉力、重力、支持力、绳子拉力c c、重力、支持力、绳子拉力和向心力、重力、支持力、绳子拉力和向心力 d d、重力、支持力、向心力、重力、支持力、向心力b ba a6 6、思考:从看、思考:从看 ,好象,好象f f 跟跟r r成正比,从看成正比,从看 ,好象,好象f f 跟跟r r成反比。你如何认识这个问题?(成反比。你如何认识这个问题?(提示:从控制的物理量方面思考)提示:从控制的物理量方面思考)5 5、向心力与质量、角速度、线速度和半径的关系,下列说法错误的是(、向心力与质量、角速度、线速度和半径的关系,下列说法错误的是( )a a、当质量和角速度一定时,向心力与半径成正比、当质量和
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