高一物理教課件：第二節(jié)《向心力》（粵教版必修2）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第二節(jié)向心力 1 知道向心力及其方向 理解向心力的作用 2 理解向心力與哪些因素有關(guān) 掌握向心力的公式 3 理解向心加速度 掌握向心力的公式及其變形 4 能應(yīng)用牛頓第二定律分析向心力 一感受向心力 用手通過細(xì)繩拉物體在桌面上做圓周運(yùn)動(dòng) 改變物體的質(zhì)量 繩子長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)動(dòng)的速度 感受一下拉力大小的變化 1 向心力的定義 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 所受到的合力總是指向圓心 這個(gè)力叫做向心力 2 向心力的方向 總指向圓心 與速度垂直 時(shí)刻改變 3 向心力的命名 向心力是效果力 4 向心力的作用 向心力總與速度垂直 所以向心力不改變速度的大小 只改變速度的方向 向心力的大小跟哪些因素有關(guān) 驗(yàn)證 猜想 可能與m r v有關(guān) 控制變量法 向心力的大小跟哪些因素有關(guān) 向心力與質(zhì)量的關(guān)系 向心力的大小跟哪些因素有關(guān) 向心力與角速度的關(guān)系 向心力的大小跟哪些因素有關(guān) 向心力與半徑的關(guān)系 5 向心力的大小 F m 2r 由v r得 注意單位 F N rad sr mv m s F mv2 r 二向心加速度 1 定義做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 其加速度總是指向圓心 這個(gè)加速度叫做向心加速度 2 方向指向圓心3 意義表示物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)速度方向改變的快慢 推導(dǎo) 牛頓第二定律F m 2r ma 結(jié)果 a 2r a v2 r 依據(jù) 牛頓第二定律 4 大小 應(yīng)該說角速度的大小相同時(shí) 向心加速度的大小跟半徑成正比 線速度的大小相同時(shí) 向心加速度的大小跟半徑成反比 從看 a跟r成正比 從看 a跟r成反比 向心加速度的大小跟半徑到底成正比還是成反比 例1 一列火車質(zhì)量為500t 拐彎時(shí)沿著圓弧形軌道前進(jìn) 圓弧半徑為375m 通過彎道時(shí)車速為54km h 火車所需要的向心力是多大 產(chǎn)生的向心加速度是多大 解 火車拐彎時(shí)v 54km h 15m s m 500t 5 105kg 向心加速度 向心力 例2 1 線的一端系一個(gè)重物 手執(zhí)線的另一端使重物在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 當(dāng)轉(zhuǎn)速相同時(shí) 線長(zhǎng)易斷 還是線短易斷 解 拉力提供向心力 轉(zhuǎn)速相同 則角速度相同 據(jù)F向心力 m 2r 線越長(zhǎng) F向心力越大 故線長(zhǎng)易斷 例2 2 如果重物運(yùn)動(dòng)時(shí)系線被桌上的一個(gè)釘子擋住 隨后重物以不變的速率在系線的牽引力下繞釘子做圓周運(yùn)動(dòng) 系線碰釘子時(shí) 釘子離重物越遠(yuǎn)線易斷 還是越近線易斷 解 這種情形速率不變 即v相同 據(jù) 線越短 需要的向心力越大 線越容易斷 即釘子離重物越近線易斷 汽車拐彎 三生活中的向心力 蕩秋千 過拱橋 由上式和牛頓第三定律可知 解 根據(jù)牛頓第二定律 例3 質(zhì)量為m的汽車以速度V 經(jīng)過一個(gè)半徑為R的拱形橋 行駛到最高點(diǎn)時(shí) 汽車對(duì)橋面的壓力是多大 拱橋問題 解得支持力 汽車對(duì)橋的壓力 速度多大時(shí)汽車對(duì)拱橋的壓力為零 超過這個(gè)速度會(huì)有怎樣的情景發(fā)生 根據(jù) 0 可以得到汽車的速度時(shí) 汽車對(duì)橋的壓力為零 超過這一速度汽車將離開橋面做平拋運(yùn)動(dòng) 1 如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置中 主動(dòng)輪的半徑r1大于從動(dòng)輪的半徑r2 輪緣上的A點(diǎn)和B點(diǎn)的向心加速度哪一個(gè)大 A點(diǎn)和C點(diǎn)相比呢 因?yàn)锳點(diǎn)和C點(diǎn)的角速度相同 A點(diǎn)的半徑大于C點(diǎn)的半徑 根據(jù)a 2r得A點(diǎn)的加速度大于C點(diǎn)的加速度 解 因?yàn)锳和B的線速度相同 A點(diǎn)的半徑大于B點(diǎn)的半徑 根據(jù)a v2 r得A的加速度小于B點(diǎn)的 2 物塊放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上 隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 沒有發(fā)生滑動(dòng) 關(guān)于物塊受力情況 說法正確的是 A 受重力 支持力 沿半徑向外的摩擦力 和指向圓心的向心力B 受重力 支持力 與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力 指向圓心的向心力C 受重力 支持力 指向圓心的摩擦力D 只受重力 支持力 C 3 一個(gè)質(zhì)量為m的人在蕩秋千 秋千的繩子長(zhǎng)為L(zhǎng) 人可看做質(zhì)點(diǎn) 此人經(jīng)最低點(diǎn)時(shí)對(duì)秋千的壓力為多大 速度越大 壓力越大還是越小 解 由牛頓第三定律可知 人對(duì)秋千的壓力F1 F1 速度越大對(duì)秋千的壓力越大 根據(jù)牛頓第二定律 解得 向心力 方向 總指向圓心 時(shí)刻改變 大小 F mr 2 F mv2 r 作用效果 只改變線速度方向 不改變線速度大小 向心加速度 方向 總指向圓心 時(shí)刻改變 大小 a r 2 a v2 r 物理意義 描述物體在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 速度方向變化快慢的物理量 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全