2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度.ppt

1、,第二章曲线运动,2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度,【思维引导】圆周运动是变速运动，因此圆周运动肯定有加速度，由牛顿运动定律知：物体做圆周运动，必然要受到外力的作用。那么，是怎样的力使物体做圆周运动呢？,【实验探究】在下列圆周运动中，感受,实验探究,【体验与交流】1.小球做圆周运动时，你牵绳的手有什么感觉？2.如果突然松手，将会发生什么现象？,【结论】做匀速圆周运动的物体，一定需要沿半径指向圆心的力的作用。这个力称为“向心力”。常记为Fn。,向心力,1、定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力，叫向心力。,4、效果：只改变v的方向，不改变v的大小。,3、方向：始终指向圆心(与v垂

2、直);是变力,2、符号：Fn,因为在运动方向上所受的合外力为0,这个方向上的加速度也为0,所以速度大小不变,只改变速度方向。,竖直方向上NG，故T即为合力,F合T,Fn,在匀速圆周运动中，合力提供向心力,分析,轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动,分析,G,N,f静,在匀速圆周运动中，合力提供向心力,F合f静,Fn,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动,分析,在匀速圆周运动中，合力提供向心力,F合N,滚筒洗衣机中物体跟着滚筒匀速转动时；向心力由什么力提供？,Fn,分析,F合F引,Fn,在匀速圆周运动中，合力提供向心力,卫星绕地球做匀速圆周运动,说明,2、向心力是按照效果命名的力，并不是物体

3、额外受到的一个新的性质的力；受力分析时,不能多出一个向心力。,1、向心力的来源：物体所受的合力提供了物体做匀速圆周运动所需的向心力。（可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质力的合力）,向心力的大小,向心力大小可能与有关,【思考】：,向心力的大小与哪些物理量有关？,【猜想】：,质量、,半径、,角速度,【实验器材】：,控制变量法,【实验方法】：,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,向心力的大小,用向心力演示仪探究影响向心力大小的因素,【实验探究1】,【实验现象】,1、在转动角速度、半径相同的条件下，质量越大的小球所受向心力越大,2、在相同转

4、动条件下，质量相等的小球所受向心力相等,3、向心力的大小与转动的快慢有关，角速度越大，向心力越大,4、当质量、角速度相同时，运动半径越大的小球所受向心力越大,【实验结论】,实验表明：向心力的大小与物体的质量m、运动半径r和角速度都有关系，m、r、越大，则向心力越大,感受向心力的大小,【实验探究2】学生实验,【体验与交流】角速度越大，手的拉力越大；旋转半径r越大，手的拉力越大；小球质量m越大，手的拉力越大。,在小球质量m和旋转半径r不变的条件下，改变角速度，多次体验手的拉力；在小球质量m和角速度不变的条件下，改变旋转半径r，多次体验手的拉力；在旋转半径r和角速度不变的条件下，改变小球质量m，多次

5、体验手的拉力；,理论推导,F合man,当m、不变时，Fn与r成正比；当m、r不变时，Fn与2成正比;当、r不变时，Fn与m成正比,F合Fn,an=2r,小结,大小,作用效果:只改变速度的方向,方向:始终指向圆心(与v垂直);是变力,来源:合力提供向心力(匀速圆周运动中),向心力,生活中的圆周运动,飞机在水平面内盘旋做匀速圆周运动,m,F合=mgtan=m2r,生活中的圆周运动,女运动员在冰面上做匀速圆周运动,F合=TCOS=m2R,生活中的圆周运动,游乐场中的圆锥摆运动,F合=mgtan=m2lsin,向心力的分析思路,3、按序分析受力指向圆心的合力即向心力,2、确定圆心、半径确定圆周运动所在的平面、轨迹、圆心、半径,1、确定研究对象,小结,观察,链球是在做匀速圆周运动？,思考：,难道向心力可以改变速度的大小？怎么样使做圆周运动的物体速度变大、变小？,分析,F,v,思考,速度增大的圆周运动,变速圆周运动,速度减小的圆周运动,当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。,切向力Ft：合力沿切线方向的分力向心力Fn：合力沿半径方向的分力,产生切向加速度，改变速度的大小,产生向心加速度，改变速度的方向,匀速圆周运动,变速圆周运动,合力全部提供向心力,合力部分提供向心力,小