第2节向心力与向心加速度

1、第2节：向心力与向心加速度,第四章：匀速圆周运动,平和一中：林英敏,1：复习提问 （1）什么是匀速圆周运动 （2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？ （3）上述物理量间有什么关系？,由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。那么做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？加速度又如何呢？,观看视屏,这些物体为什么会做圆周运动？。 zxxk,2.合外力有何特点？,1.小球受哪几个力的作用？,思考,自我动手小实验,对小球分析，受到三个外力作用，即重力G、桌面支持力N和绳子的拉力F，合力就是绳子的拉力F，始终指向圆心。,G,FN,F,小球受力

2、分析：,O,FN与G互相平衡，所以合力为线的拉力F,1、定义：做圆周运动的物体一定要受一个始终指向圆心等效力的作用，这个力叫向心力。,一、向心力,（1）向心力的方向始终指向圆心，因此向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。,2、特点：,（2）向心力是根据力的作用效果来命名的力， 不是一种新的性质的力。它通常由重力、弹力、 摩擦力来提供，或由这些力的合力或分力来提供。,实例1：物体随盘一起做匀速圆周运动,木块受到哪些力的作用？,木块做圆周运动所需向心力由什么力提供？,想一想,实例2：圆锥摆做匀速圆周运动,小球受到哪些力的作用？,向心力由什么力提供？,想一想,结论: 向心力由拉力F和重力G的

3、合力提供,玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动,G,FN,F合,（3）若物体做匀速圆周运动，其速度大小不变，方向时刻变化，则合外力必须始终指向圆心，完全提供向心力。 若物体做非匀速圆周运动，其速度大小变化，方向也时刻变化，则合外力必须有沿圆周切线方向的分力来改变速度大小，同时有沿径向方向的分力充当向心力改变速 度方向，故合外力不指向圆心，也不等同于向心力。,VA,F合,匀速圆周运动,VA,F合,非匀速圆周运动,向心力 合外力,Ft改变速度大小,Fn改变速度方向,F合即Fn只改变速度方向,不改变速度大小,向心力 合外力,BCD,例1：关于向心力，下列说法正确的是（ ） A、物体只有受到向心力的作用才可能做

4、圆周运动 B、向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果 命名的 C、做匀速圆周运动的物体，受到的合外力完全充当向心 力 D、向心力只改变物体运动的方向，不可能改变物体运动 速度的大小,4、向心力大小：,（1）学生分组实验：,猜想：向心力大小可能与 _ 因素有关,质量、,半径、,角速度,（2）演示实验：向心力演示器 第一：结构,工作原理,第二：工作原理：小球向外压挡板，挡板对小球的反作用力指向转轴，提供了小球做匀速圆周运动的向心力，两力大小相等，同时小球压挡板的力使挡板另一端压缩套在轴上的弹簧，弹簧被压缩的格数可以从标尺中读出，即显示了向心力大小。,1、F与m的关系,保持r、一定,保持 、

5、m一定,3、F与 的关系,保持m、 r一定,2、F与r的关系,m大，F也大, 大，F也大,r大，F也大,第三：实验方法控制变量法,精确的研究表明: 物体做圆周运动 需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。,根据 推导向心力的另一表达式：,做圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。,二、向心加速度,推导: 向心加速度的大小与方向,根据牛顿第二定律: F合= m a,或,a与r究竟是成正比呢，还是成反比？,想一想,二、向心加速度,1、概念：向心力产生的加速度,2、方向：总是指向圆心，

6、时刻变化，是一个变加速度,3、意义：描述线速度方向变化快慢的物理量。,匀速圆周运动是加速度方向不断改变的变加速运动,4、大小：,说明： 和 也适用于变速圆周运动(瞬时值),三、对匀速圆周运动的进一步认识,1、匀速圆周运动的特点：,是一种变加速曲线运动。,2、匀速圆周运动的性质：,、T、f恒定不变，v、a、 大小不变， 方向时刻改变。,例2、关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是（ ） A由a= 可知，a与r成反比 B由a= 可知，a与r成正比 C由v= r 知，当恒定时V与r成正比 D由=2n 可知，与n成正比,AB,课堂练习1、 长为L的细线，栓一质量为m的小球，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图所示，摆线L与竖直方向的夹角为Q。 求 ：（1）细线的拉力。 （2）小球运动的线速度的大小。 （3）小球运动的周期。,课堂练习：2、 一质量为m的物体，用长为L的细线悬挂于 O点，在O点正下方L/2处钉有一根长钉，把悬 线沿水平方向拉直后无初速释放，当细线碰 到钉子瞬间（ ） A小球的线速度突然增大 B小球的角速度突然增大 C小球的向心加速度突然增大 D悬线拉力突然增大,BCD,课 堂 小 结,一、 向心力： 大小： 方向： 沿半径指向圆心,是变力 特点： F v , 方向不断变