5.6《向心力》

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1、第五章：曲線運(yùn)動(dòng)第6節(jié)：向心力孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1.知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，具有指向圓心的加速度—向心加速度。2.知道向心加速度的表達(dá)式，能根據(jù)問(wèn)題情景選擇合適的向心加速度的表達(dá)式，并會(huì)用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。3.會(huì)用矢量圖表示速度變化量與速度之間的關(guān)系，理解加速度與速度、速度變化量的區(qū)別。4.體會(huì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度方向的分析方法。5.知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的方向和加速度的公式。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校前一節(jié)我們從速度與力的關(guān)系出發(fā)，得到了物體做圓周運(yùn)動(dòng)會(huì)有向心加速度，并得到了向心加速度的計(jì)算公

2、式，根據(jù)牛頓第二定律可知，物體有向心加速度，肯定會(huì)有一個(gè)產(chǎn)生向心加速度的力，那么這個(gè)力就是向心力，接著討論物體向心力的來(lái)源問(wèn)題。首先我們通過(guò)做實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)感受到向心力的存在，然后利用向心加速度的表達(dá)式和牛頓第二定律得到向心力的計(jì)算公式，最后，分析各種情況下，物體做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定有加速度嗎？為什么？2、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度有什么特點(diǎn)？寫(xiě)出向心加速度的公式。3.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力有什么特點(diǎn)？受力的方向和大小如何確定？孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校做

3、勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度指向圓心，這個(gè)加速度稱(chēng)為向心加速度an。an哪來(lái)的？即an是如何產(chǎn)生的？根據(jù)牛頓第二定律可知物體一定受到了指向圓心的合力，這個(gè)合力叫做向心力。方向始終指向圓心孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1.定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓心的合力，叫向心力。4.效果：只改變v的方向，不改變v的大小。3.方向：始終指向圓心(與v垂直)，是變力。2.符號(hào)：Fn一、向心力vvvOFnFnFnF合＝manF合＝Fnv2r5.大?。篎n=mω2rv2r孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校vvvOFnFnFn向心力是不是一

4、種新的性質(zhì)力？即向心力是不是與重力、彈力、摩擦力一樣都是按照某種性質(zhì)來(lái)命名的力？孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校OF引F合＝F引＝Fn向心力來(lái)源分析OmgFNFfFn＝Ff孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校FTGF合向心力來(lái)源分析OmgFNFn＝FN+mgFn＝F合孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1.向心力是按照效果命名的力，并不是物體額外受到的一個(gè)力；受力分析時(shí),不能多出一個(gè)向心力。F合＝Fn2.向心力的來(lái)源：物體所受的合力提供了物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。（可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)力的合力）孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校FNmgF靜幾種常見(jiàn)

5、的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力分析rmgF靜OFN滾筒轉(zhuǎn)盤(pán)孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校OθO'FTmgF合圓錐擺幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力分析OrmgFNF合圓臺(tái)筒孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校例1.小球做圓錐擺時(shí)，細(xì)繩長(zhǎng)L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度ω。O′OmgFTFθL小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R=LsinθR解：小球的向心力由FT和G的合力提供即：mgtanθ=mω2LsinθF向=mω2RF向=F=mgtanθ孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校例2.如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦

6、因數(shù)為μ，現(xiàn)要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？解：小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時(shí)，有：Ff=mg其中：Ff=μFN而由向心力公式：FN=mω2r解以上各式得：GFfFN孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式1.實(shí)驗(yàn)的基本原理？2.實(shí)驗(yàn)需要的器材？rO'OθlhFTGF合3.實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測(cè)量？F合＝mgtanθ從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度求得Fn從受力的角度求得F合將Fn和F合進(jìn)行比較鋼球、細(xì)線、畫(huà)有同心圓的白紙、天平、秒表、直尺m、r、h、轉(zhuǎn)n圈所用時(shí)間t小球所需向心力

7、：v2r孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校rO'Oθlh1.h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度。2.小球與紙面不能接觸。3.測(cè)t時(shí)不能太久。4.啟動(dòng)小球時(shí)應(yīng)確保小球做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校二、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng)FO鏈球的運(yùn)動(dòng)孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校OvOFnFtF合vF合勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力不指向圓心F合提供向心力一個(gè)分力提供向心力切向力Ft：垂直半徑方向的分力向心力Fn：指向圓心的分力勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心產(chǎn)生向心加速度，改變速度方向產(chǎn)生切向加速度，改

8、變速度大小孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧，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。在注意到這點(diǎn)區(qū)別之后，分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法對(duì)一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行處理了。r1r2處理一般曲線運(yùn)動(dòng)的方法孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校3.向心力的大小2.向心力的作用效果：1.向心力的方向：4.變速圓周運(yùn)動(dòng)中的合力并非向心力指向圓心改變速度的方向在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合力充當(dāng)向心力孝義市實(shí)驗(yàn)中學(xué)校1.下列關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力