匀速圆周运动的向心力和向心加速学习教案

1、会计学1匀速圆周运动匀速圆周运动(yndng)的向心力和向心的向心力和向心加速加速第一页，共26页。1、拉力、拉力(ll)的方向是怎样的？的方向是怎样的？2 、增大旋转半径，拉力、增大旋转半径，拉力(ll)怎样变化？怎样变化？3 、减小旋转的速度，拉力、减小旋转的速度，拉力(ll)怎样变化？怎样变化？4、松手后物体还能维持圆周运动吗？、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、换一个质量较大的铁球进行实验，拉力(ll)怎样变化？怎样变化？沿着沿着(yn zhe)绳的方向绳的方向拉力变大（角速度不变）拉力变大（角速度不变）拉力变小拉力变小物体沿切线方向飞出，不再做圆周

2、运动物体沿切线方向飞出，不再做圆周运动拉力变大拉力变大第2页/共26页第二页，共26页。O小球在桌面上做匀速圆周运动小球在桌面上做匀速圆周运动(yndng)时的受时的受力分析：力分析： O 结论：结论： N N与与G G平衡平衡(pnghng)(pnghng)，所以合，所以合力为力为F FNGF第3页/共26页第三页，共26页。结论结论(jiln)(jiln)：合外力指向：合外力指向_，与速度，与速度V_,V_,只改变只改变_，不改变，不改变_。OFFFVVVO小球在桌面上做匀速圆周运动(yndng)时的力与运动(yndng)分析：圆心圆心(yunxn)(yunxn)垂直垂直速度的方向速度的方

3、向速度的大小速度的大小第4页/共26页第四页，共26页。 物体做匀速圆周运动(yndng)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、向心力的方向(fngxing)：与速度垂直，：与速度垂直，始终指向圆心（方向始终指向圆心（方向(fngxing)不断变化）；不断变化）；2、向心力的作用效果：只改变速度的方向、向心力的作用效果：只改变速度的方向(fngxing)，不改变速度的大小，不改变速度的大小.第5页/共26页第五页，共26页。练一练1、关于、关于向心力的下列说法正确的是（）向心力的下列说法正确的是（）A物体由于做圆周运动而产生了一个向心力物体由于做圆周运动

4、而产生了一个向心力B向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，但向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，但不改变不改变速度的大小速度的大小C做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是不变的做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是不变的D做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力BD第6页/共26页第六页，共26页。GFNfGFNfF向=F合=f二、向心力的来源(liyun)第7页/共26页第七页，共26页。FFF第8页/共26页第八页，共26页。圆锥圆锥(yunzhu)摆摆FTrOFG第9页/共26页第九页，共26页。圆锥圆锥(yunz

5、hu)摆摆rOFTGF1F2第10页/共26页第十页，共26页。第11页/共26页第十一页，共26页。D第12页/共26页第十二页，共26页。向心力效果力向心力效果力,不是不是(b shi)物体实际受到的力，受力分析时不能加进去，它只物体实际受到的力，受力分析时不能加进去，它只能由其它力来提供！它可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供；可以能由其它力来提供！它可以由弹力提供，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，甚至可以由某个力分力提供。由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，甚至可以由某个力分力提供。小结(xioji)：第13页/共26页第十三页，共26页。

6、1、实验、实验(shyn)仪器仪器向心力演向心力演示器示器第14页/共26页第十四页，共26页。转动转动(zhun dng)手柄手柄变速变速(bin s)塔轮塔轮变速变速(bin s)塔轮塔轮长槽长槽短短槽槽横臂挡板横臂挡板弹簧测力套筒弹簧测力套筒标尺标尺演示器构造演示器构造第15页/共26页第十五页，共26页。G匀速圆周运动FNF F第16页/共26页第十六页，共26页。 3 3、实验、实验(shyn)(shyn)方法方法控制变控制变量法量法（1 1）F F与与m m的关系的关系(gun x)(gun x)保持保持r r、一定一定（2 2）F F与与r r的关系的关系(gun x)(gun

7、x)保持保持m m、一定一定（3 3）F F与与的关系的关系保持保持r r、m m一定一定结论结论: F F m结论结论: F F r结论结论: F F 2F km2r由v r，可得F = mv2/r由 2/T可得： F = m（42/T2）r各量均用国际制单位表示，则各量均用国际制单位表示，则K=1， F m2r第17页/共26页第十七页，共26页。4 4、实验结论：、实验结论：向心力的大小向心力的大小(dxio) F = m2r(dxio) F = m2r F = mv2/r F = mv2/r、当、当、r r一定时，向心力与质量成正比一定时，向心力与质量成正比、当、当m m、r r一定时

8、，角速度越大，向心力越大一定时，角速度越大，向心力越大、当、当m m、一定时，运动半径越大，向心力越大一定时，运动半径越大，向心力越大讨论与交流讨论与交流P27P27： 为什么在向心力大小为什么在向心力大小(dxio)(dxio)的两个表达的两个表达式中，一个式子中向心力的大小式中，一个式子中向心力的大小(dxio)(dxio)与半径成与半径成正比，而另一个式子中向心力的大小正比，而另一个式子中向心力的大小(dxio)(dxio)与半与半径成反比？它们相互矛盾吗？径成反比？它们相互矛盾吗？第18页/共26页第十八页，共26页。例、绳子的一端拴一重物，以手握住绳子另一端，使重物在水平例、绳子的一

9、端拴一重物，以手握住绳子另一端，使重物在水平面内做匀速圆周运动，下列判断面内做匀速圆周运动，下列判断(pndun)中正确的是（中正确的是（ ）A每秒转数相同时，绳短的容易断每秒转数相同时，绳短的容易断B线速度大小相等时，绳短的容易断线速度大小相等时，绳短的容易断C旋转周期相同时，绳短的容易断旋转周期相同时，绳短的容易断D线速度大小相等时，绳长的容易断线速度大小相等时，绳长的容易断B什么什么(shn me)力提供力提供向心力？向心力？第19页/共26页第十九页，共26页。第20页/共26页第二十页，共26页。向心加速度由向心力产生向心加速度由向心力产生(chnshng)，据牛顿运动定律得，据牛顿

10、运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同到：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）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，那么向心加速度是描述什么的物理量？量？向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量。向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量。第21页/共26页第二十一页，共26页。向心力公式向心力公式(gngsh): F(gngsh): F向向 = F = F合合= = m2rm2r推导推导: : 向心向心(xin xn)(xin xn)加速度的大小与方向加速度的大小与方向根据根据(gnj)(gnj)牛顿第二定律牛顿第二定

11、律: F: F合合= m a = m a rvm22arrva2或第22页/共26页第二十二页，共26页。 方向: 沿半径指向圆心沿半径指向圆心方向不断 变化，是变加速运动 大小: a = a = r2 或 a =a = 单位：米每二次方秒（单位：米每二次方秒（m/sm/s2 2）v2r 物理意义物理意义: 它是表示速度它是表示速度(sd)方向变化快慢的方向变化快慢的物理量。物理量。说明说明:向心力和向心加速度向心力和向心加速度(sd)的公式同样适用于的公式同样适用于一般的圆周运动一般的圆周运动第23页/共26页第二十三页，共26页。A球A的线速度一定大于球B的线速度B球A的角速度一定小于球B

12、的角速度C球A的运动周期一定小于球B的运动周期D球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力例题：如图所示，一个内壁光滑的圆锥例题：如图所示，一个内壁光滑的圆锥(yunzhu)形筒的轴线垂直于水平面，形筒的轴线垂直于水平面，圆锥圆锥(yunzhu)筒固定不动，两个质量相同的小球筒固定不动，两个质量相同的小球A和和B紧贴着内壁分别在图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（）中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（） 第24页/共26页第二十四页，共26页。例题例题(lt)1：上海在北纬：上海在北纬31，求上海所在处，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？物体绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径（设地球半径R=6400km，COS31=0.86）AORr分析：首先应明确物体做匀速圆周运动分析：首先应明确物体做匀速圆周运动(yndng