高中物理人教必修2课件5.6向心力

1、,第五章：曲线运动,第 6 节：向心力,1. 知道匀速圆周运动是变速运动，具有指向圆心的加速度向心加速度。 2. 知道向心加速度的表达式，能根据问题情景选择合适的向心加速度的表达式，并会用来进行简单的计算。 3. 会用矢量图表示速度变化量与速度之间的关系，理解加速度与速度、速度变化量的区别。 4. 体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。 5. 知道变速圆周运动的向心加速度的方向和加速度的公式。,前一节我们从速度与力的关系出发，得到了物体做圆周运动 会有向心加速度，并得到了向心加速度的计算公式，根据牛顿第 二定律可知，物体有向心加速度，肯定会有一个产生向心加速度 的力，那么这个力就是向心力，

2、接着讨论物体向心力的来源问题。 首先我们通过做实验，让同学感受到向心力的存在，然后利 用向心加速度的表达式和牛顿第二定律得到向心力的计算公式， 最后，分析各种情况下，物体做圆周运动向心力的来源。,1、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？为什么？,2、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点？写出向心加速度的公式。,3.做匀速圆周运动的物体受力有什么特点？受力的方向和大小如何确定？,做匀速圆周运动物体的加速度指向圆心，这个加速度称为向心加速度 an。,an 哪来的？即an 是如何产生的？,根据牛顿第二定律可知物体一定受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。,方向始终指向圆心,1. 定义：做匀速圆

3、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 垂直 )，是变力。,2. 符号：Fn,一、向心力,O,Fn,Fn,Fn,F合man,F合Fn,5. 大小：,Fn = m2r,O,Fn,Fn,Fn,向心力是不是一种新的性质力？即向心力是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照某种性质来命名的力？,F合F引,Fn,向心力来源分析,Fn Ff,向心力来源分析,FnFN+ mg,FnF合,1. 向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到的一个力；受力分析时, 不能多出一个向心力。,F合Fn,2. 向心力的来源：物

4、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）,几种常见的匀速圆周运动受力分析,滚 筒,转 盘,圆 锥 摆,几种常见的匀速圆周运动受力分析,圆 台 筒,例1. 小球做圆锥摆时，细绳长 L，与竖直方向成 角，求小球做匀速圆周运动的角速度 。,L,小球做圆周运动的半径 R = Lsin ,解：小球的向心力由 FT 和 G 的合力提供,即 ：mgtan = m2Lsin ,F向 = m2R,F向 = F = mgtan ,例2. 如图，半径为 r 的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为 ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角

5、速度至少多大？,解：小橡皮受力分析如图。,小橡皮恰不下落时，有：Ff = mg 其中：Ff = FN 而由向心力公式：FN = m2r 解以上各式得：,用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,1. 实验的基本原理？,2. 实验需要的器材？,O,3. 实验需要测量的数据有哪些？如何测量？,F合mgtan ,从运动学的角度求得 Fn 从受力的角度求得 F合 将 Fn 和 F合 进行比较,钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平、秒表、直尺,m、r、h、转 n 圈所用时间 t,1. h 并不等于纸面距悬点的高度。,2. 小球与纸面不能接触。,3. 测 t 时不能太久。,4. 启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动

6、。,二、变速圆周运动和一般的曲线运动,F,链球的运动,匀速圆周运动,变速圆周运动,变速圆周运动所受的合力不指向圆心,F合提供向心力,一个分力提供向心力,切向力Ft ：垂直半径方向的分力 向心力Fn ：指向圆心的分力,匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心,产生向心加速度，改变速度方向,产生切向加速度，改变速度大小,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，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。,处理一般曲线运动的方法,3. 向心力的大小,

7、2. 向心力的作用效果：,1. 向心力的方向：,4. 变速圆周运动中的合力并非向心力,指向圆心,改变速度的方向,在匀速圆周运动中合力充当向心力,1. 下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是（ ） A. 物体除受到其他的力外还要受到一个向心力 B. 物体所受的合外力提供向心力 C. 向心力是一个恒力 D. 向心力的大小一直在变化,B,2. 做匀速圆周运动的物体，其加速度的数值必定 ( ) A. 跟其角速度的平方成正比 B. 跟其线速度的平方成正比 C. 跟其运动的半径成反比 D. 跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比,D,3. 甲乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为 12，转动半径之比为 12，在相同时间内甲转过 4 周，乙转过 3 周。则它们的向心力之比为 ( ) A. 14 B. 23 C. 49 D. 916,C,4. 一个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周运动，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中正确的是 ( ) A. 一定指向圆心 B. 一定不指向圆心 C. 只有在最高点和最低点时指向圆心 D. 不能确定是否指向圆心,C