高中物理必修二第5章曲线运动向心力-ppt课件

1、 高中物理高中物理 必修二必修二第五章第五章 曲线运动曲线运动6 6 向心力向心力 匀速圆周运动向心加速度是如何定义的？其方匀速圆周运动向心加速度是如何定义的？其方向、物理意义、表达式是什么？向、物理意义、表达式是什么？ 1. 1.定义：定义： 做匀速圆周运动的物体具有的总是指向圆做匀速圆周运动的物体具有的总是指向圆心的加速度叫做向心加速度。心的加速度叫做向心加速度。2. 2.向心加速度的方向：指向圆心，时刻变化。向心加速度的方向：指向圆心，时刻变化。物理意义：描述物体速度方向变化快慢的物理量。物理意义：描述物体速度方向变化快慢的物理量。3. 3.向心加速度大小：向心加速度大小： an an

2、哪来的？哪来的？即即an an 是如何是如何产生的？产生的？rrvaann22或学习目标1.1.知识与技能：知识与技能： 理解向心力的概念；会根据向心力和牛顿第二理解向心力的概念；会根据向心力和牛顿第二定律分析、讨论与圆周运动相关的物理现象；定律分析、讨论与圆周运动相关的物理现象；2.2.过程与方法：过程与方法： 通过向心力概念的学习，体会物理规律在探索通过向心力概念的学习，体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用；自然规律中的作用及其运用；3.3.情感态度和价值观：情感态度和价值观： 培养学生实事求是的科学态度；通过探究，使培养学生实事求是的科学态度；通过探究，使学生获得成功的喜悦，提高他

3、们学习物理的兴趣和学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心，体会物理规律与生活的联系。自信心，体会物理规律与生活的联系。vFvFvF人人 造造 卫卫 星星 绕绕 地地 球球 运运 行行轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。运动分析运动分析OGFNFOFNFN与与G G平衡，合力为平衡，合力为F F，F F即提供圆周运动的力即提供圆周运动的力1 1、定义：做匀速圆周运动的物体受到指向圆心、定义：做匀速圆周运动的物体受到指向圆心 方向的合力用方向的合力用FnFn表示）。表示）。2 2、方向：始终指向圆心、方向：始终指向圆心 （方向时刻发生变化是一变力）（方向时刻发生变化是一变力） 3

4、 3、作用效果：产生向心加速度、作用效果：产生向心加速度 向心力和速度方向垂直向心力和速度方向垂直 只改变线速度的方向只改变线速度的方向 不改变线速度的大小不改变线速度的大小向心力向心力4、向心力的来源？mgmgFNf f摩擦力摩擦力f提供了向心力提供了向心力实例分析实例分析1 1mgmgfFN弹弹力力FNFN提供向心力提供向心力实例分析实例分析2 2体会思考体会思考:2 2、向心力的大小不变，方向沿半径指向圆心，、向心力的大小不变，方向沿半径指向圆心，方向时刻变化，是一变力。方向时刻变化，是一变力。1 1、向心力的来源：可以是重力、弹力等各、向心力的来源：可以是重力、弹力等各种性质的力，也可

5、以是几个力的合力，还可种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。以是某个力的分力。向心力的大小如何计算？一、做一做一、做一做1.牵绳的手有什么感觉？牵绳的手有什么感觉？2.改变小球匀速圆周运动的线速度，角速改变小球匀速圆周运动的线速度，角速度，半径，质量，手的感觉有什么变化？度，半径，质量，手的感觉有什么变化？受到一个拉力的作用，且力的方向受到一个拉力的作用，且力的方向_变化。变化。不断不断 一根绳拴一个小球，用手拉住绳的一端，一根绳拴一个小球，用手拉住绳的一端，让小球做匀速圆周运动。让小球做匀速圆周运动。猜测：向心力大小可能与猜测：向心力大小可能与_ _有关有关质量、 半径、角

6、速度等二、向心力公式的理论推导：二、向心力公式的理论推导：根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 maF 有：有：大小：大小：方向：方向：rmrvmmannF22做匀速圆周运动的物做匀速圆周运动的物体，向心力指向圆心，体，向心力指向圆心，与速度与速度V V垂直垂直OFFFVVVO三、实验与探究：向心力大小三、实验与探究：向心力大小实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式22224TrmrvmrmmannF从受力角度分析从受力角度分析rOGF合FF合=mgtanhrtan其中：实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式hhrmgF合实验：用

7、圆锥摆粗略验证向心力的表达式实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式秒表计时器秒表计时器实验仪器：小球、细线、秒表、刻度尺、力实验仪器：小球、细线、秒表、刻度尺、力矩盘、铁架台、天平。矩盘、铁架台、天平。实验过程：实验过程：1、组装仪器，用天平测出小球的质量、组装仪器，用天平测出小球的质量m，用，用细线拴住钢球，细线上端固定在铁架台上，细线拴住钢球，细线上端固定在铁架台上，下面放上带有同心圆的力矩盘，使钢球静止下面放上带有同心圆的力矩盘，使钢球静止时正好位于圆心。时正好位于圆心。2、用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个、用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆周运动，随即手与钢球分离。圆周运动，随即手与

8、钢球分离。3、用秒表记录钢球运动若干圈的时间、用秒表记录钢球运动若干圈的时间t，再，再通过力矩盘上的圆测出钢球做匀速圆周运动通过力矩盘上的圆测出钢球做匀速圆周运动的半径的半径r，这样就能计算钢球的角速度或线，这样就能计算钢球的角速度或线速度）。速度）。4、测出钢球到悬点的竖直高度、测出钢球到悬点的竖直高度h。5、记录数据并进行分析。、记录数据并进行分析。hrmgF合数据记录、分析：数据记录、分析：次数质量m（g）半径r（cm）高度h(cm)圈数n时间t（s）123456 结论结论向心力的大小向心力的大小F与物体质量与物体质量m、圆周、圆周半径半径r和角速度和角速度都有关系：都有关系：可以验证公

9、式：可以验证公式：rTmrmrvmFn22224例：如下图，长例：如下图，长0.40m的细绳，一的细绳，一端拴一质量为端拴一质量为2kg的小球，在光的小球，在光滑水平面上绕绳的另一端做匀速滑水平面上绕绳的另一端做匀速圆周运动，若运动的角速度为圆周运动，若运动的角速度为5.0rad/s，求绳对小球需施多大，求绳对小球需施多大拉力？拉力？答：绳对小球需施答：绳对小球需施20N的拉力。的拉力。NrmFn202投掷过程中为什么链球速度越来越大？投掷过程中为什么链球速度越来越大？四、变速圆周运动和一般曲线运动变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？1、做变速圆周运动的物体

10、所受的力FFnFtFt Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小。切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小。Fn Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向。向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向。 加速加速变速圆周运动的合外力不指向圆心变速圆周运动的合外力不指向圆心2 2、处理一般曲线运动的方法：、处理一般曲线运动的方法： 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看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，这时可以把质点经过曲线上某位置的运作一小段圆弧，这时可以把质点经过曲线上某位置的运动看作匀速圆周运动来处理。动看作匀速圆周运动来处理。r1r2五、课堂练习 市编学案23页1-5题 定义：做匀速圆周运动的物体受到的沿半径定义：做匀速圆周运动的物体受到的沿半径 指向圆心的力，这个力叫向心力。指向圆心的力，这个力叫向心力。 一、一、 向心力：向心力：方向：总是指向圆心，与速度方向垂直。方向：总是指向圆心，与速度方向垂直。 效果：只改变速度方向，不改变速