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1、第五章 曲線運動 第六節(jié) 向心力人教版必修人教版必修2知識點回顧1 1、如何理解勻速圓周運動是一種變速運、如何理解勻速圓周運動是一種變速運動？動？2 2 、勻速圓周運動、勻速圓周運動 向心加速度是如何定向心加速度是如何定義的？其表達式是什么？其物理意義是義的？其表達式是什么？其物理意義是什么？什么？實例物體做圓周運動一定受到力的作用物體做圓周運動一定受到力的作用vFvFvF人人 造造 衛(wèi)衛(wèi) 星星 繞繞 地地 球球 運運 行行向向心心力力及及其其特特點點定義：定義：做勻速圓周運動的物體一定受到一個做勻速圓周運動的物體一定受到一個指向圓心的合力指向圓心的合力，這個合力叫做向心力。，這個合力叫做向心
2、力。 方向時刻發(fā)生變化（始終指向圓心且與速方向時刻發(fā)生變化（始終指向圓心且與速度方向垂直）度方向垂直） 向心力的作用：向心力的作用：只改變線速度的方向不只改變線速度的方向不改變速度大小改變速度大小 向心力是根據(jù)力的作用向心力是根據(jù)力的作用效果效果來來命名命名的，的，它可以是某一個力，或者是幾個力的合力它可以是某一個力，或者是幾個力的合力來提供。來提供。受力分析時受力分析時, 不能不能多出一個向心力。多出一個向心力。公式：公式：Fn = mr2 向心力的大小向心力的大小= mv= mv2 /r= mr(2/T)2實驗：實驗：用用圓錐擺圓錐擺粗略驗證向心力的表達式粗略驗證向心力的表達式小球受到哪些
3、力的作用？小球受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？向心力由什么力提供？想一想rOGF合F結(jié)論結(jié)論: :向心力由拉力向心力由拉力F和重力和重力G的的合力提供合力提供實驗：用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式1、實驗的基本原理？從運動的角度求得Fn ；從受力的角度求得F合 ；將Fn 和F合 進行比較2、實驗需要的器材？鋼球、細線、畫有同心圓的木板、秒表、直尺rOOlhFTGF合3、實驗需要測量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測量？F合mg tan小球所需向心力Fn=mr v2rm？r？v？m、r、轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時間t、lO O小球受力分析：小球受力分析：輕繩栓一小球，在光滑水平面做勻速圓周運動。小球向心力的輕繩栓一小
4、球，在光滑水平面做勻速圓周運動。小球向心力的來源？來源？G GF FN NF F 向心力由小球受到的桌面支持力向心力由小球受到的桌面支持力F FN N、小球的重力、小球的重力G G、繩子、繩子的拉力的的拉力的合力提供。合力提供。勻速圓周運動實例分析勻速圓周運動實例分析向心力的來源向心力的來源F F向向= F= F合合= F= F物體相對轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運動物體相對轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運動F F向向= F= F合合= F= Ff f由小球受到的重力、支持力、由小球受到的重力、支持力、靜摩擦力三個力的靜摩擦力三個力的合力提供合力提供。即圓盤對木塊的靜摩擦力即圓盤對木塊的靜摩擦力F Ff
5、 f O OG GF FN NF Ff f小球向心力的來源小球向心力的來源? ?勻速圓周運動實例分析勻速圓周運動實例分析向心力的來源向心力的來源G GF Ff fF FN N討論：物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動時，物塊的受力？物塊向討論：物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動時，物塊的受力？物塊向心力的來源心力的來源? ?物塊做勻速圓周運動時，物塊做勻速圓周運動時，合力提供向心力合力提供向心力，即桶對物塊的支持力。，即桶對物塊的支持力。勻速圓周運動實例分析勻速圓周運動實例分析向心力的來源向心力的來源OORmmOrmgFNF合合mgFNF合合F合合mg tan豎直方向豎直方向:FN cosmg水平方向水平方向:F合
6、合=m2r豎直方向：豎直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合=m2 R sin沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運動的小球沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運動的小球總結(jié)：總結(jié)：向心力是根據(jù)向心力是根據(jù)效果效果命名的力，并不是一種命名的力，并不是一種 新的性質(zhì)的力新的性質(zhì)的力。向心力的向心力的來源來源：可以是重力、彈力、摩擦：可以是重力、彈力、摩擦 力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的合力合力，還可以是某個力的還可以是某個力的分力分力。 物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心力。物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心力。 向心力不是物體真實受到的一個力，不向心力不是物體真實
7、受到的一個力，不能說物體受到向心力的作用能說物體受到向心力的作用 ，只能說某個力，只能說某個力或某幾個力提供了向心力?；蚰硯讉€力提供了向心力。變速圓周運動和一般曲線運動變速圓周運動和一般曲線運動 變速圓周運動的合外力也指向圓心嗎？變速圓周運動的合外力也指向圓心嗎？ 變速圓周運動的速度大小是怎么改變的？變速圓周運動的速度大小是怎么改變的？ 怎么分析研究一般的曲線運動？怎么分析研究一般的曲線運動？做變速圓周運動的物體所受的力做變速圓周運動的物體所受的力FFnFtF Ft t 切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小切向分力，它產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小. .F Fn n 向心分力，它產(chǎn)生向心
8、加速度，改變速度的方向向心分力，它產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向. .結(jié)論結(jié)論同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就是變速圓周運動是變速圓周運動 ，勻速圓周運動切向加速度為零。勻速圓周運動切向加速度為零。加速變速圓周 把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在注度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在注意到這點區(qū)別之后，分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置意到這點區(qū)別之后，分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時
9、，就可以采用圓周運動的分析方法對一的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法對一般曲線運動進行處理了。般曲線運動進行處理了。r r1 1r r2 2 處理一般曲線運動的方法：處理一般曲線運動的方法：勻速圓周運動：勻速圓周運動：rmrvmFF22w 合合向向變速圓周運動變速圓周運動：合合向向FF F向向是F合合的指向圓心方向的分力Fn n 向心力的向心力的來源來源：可以是重力、彈力、摩擦：可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的合力合力，還可以是某個力的還可以是某個力的分力分力。 物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心物體做勻速圓周運動時，由合力提供向
10、心力。力。小結(jié)小結(jié)3 3、向心力的大小、向心力的大小2 2、向心力的作用效果：、向心力的作用效果：1 1、向心力的方向：向心力的方向：4 4、變速圓周運動中的合力并非向心力、變速圓周運動中的合力并非向心力Fn= =m v2rFn= =m r2Fn = =m r 42T 2在勻速圓周運動中合力充當(dāng)向心力在勻速圓周運動中合力充當(dāng)向心力指向圓心指向圓心改變速度的方向改變速度的方向 1 1、關(guān)于向心力說法中正確的是（、關(guān)于向心力說法中正確的是（ ）A A、物體由于做圓周運動而產(chǎn)生的力叫向心力；、物體由于做圓周運動而產(chǎn)生的力叫向心力；B B、向心力不改變速度的大??；、向心力不改變速度的大??；C C、做勻
11、速圓周運動的的物體所受向心力是不變、做勻速圓周運動的的物體所受向心力是不變的；的；D D、向心力是除物體所受重力、彈力以及摩擦力、向心力是除物體所受重力、彈力以及摩擦力以外的一種新的力以外的一種新的力B B 課堂練習(xí)課堂練習(xí)2 2、用細線拴住一球做勻速圓周運動，下列說、用細線拴住一球做勻速圓周運動，下列說法中正確的是（法中正確的是（ ）A.A.在線速度一定情況下，線越長越易斷在線速度一定情況下，線越長越易斷B.B.在線速度一定情況下，線越短越易斷在線速度一定情況下，線越短越易斷C.C.在角速度一定情況下，線越長越易斷在角速度一定情況下，線越長越易斷D.D.在角速度一定情況下，線越短越易斷在角速
12、度一定情況下，線越短越易斷BC3 3、在光滑的橫桿上穿著兩質(zhì)量不同的兩個小球，、在光滑的橫桿上穿著兩質(zhì)量不同的兩個小球，小球用細線連接起來，當(dāng)轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時，下列小球用細線連接起來，當(dāng)轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是說法正確的是( )( )A A兩小球速率必相等兩小球速率必相等B B兩小球角速度必相等兩小球角速度必相等C C兩小球加速度必相等兩小球加速度必相等D D兩小球到轉(zhuǎn)軸距離與其質(zhì)量成反比兩小球到轉(zhuǎn)軸距離與其質(zhì)量成反比 BD 4、甲乙兩物體都做勻速圓周運動,其質(zhì)量之比為12,轉(zhuǎn)動半徑之比為12,在相同時間內(nèi)甲轉(zhuǎn)過4周，乙轉(zhuǎn)過3周.則它們的向心力之比為（ ）A.14 B.23 C.49 D.916C5、如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為，現(xiàn)要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）解析：小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時，有： Ff=mg其中：Ff=FN而由向心力公式： FN=m2r解以上各式得：GFfFNrg
第五章曲線運動第六節(jié)向心力
