高中物理必修一 向心力

1、 5.6 向心力向心力這些物體為什么會做圓周運動？這些物體為什么會做圓周運動？所受合外力所受合外力_零零 什么是勻速圓周運動？什么是勻速圓周運動？ “勻速勻速”的含義是什么？的含義是什么？勻速圓周運動是勻速圓周運動是_速速曲線運動曲線運動變變一定不等于一定不等于一定具有一定具有_。加速度加速度 那么物體所受的那么物體所受的合外力合外力有何特點？有何特點？ 加速度加速度又怎樣呢？又怎樣呢？一、感受向心力一、感受向心力閱讀課本閱讀課本觀察與思考觀察與思考：看看看看想想想想牽繩的手有什么感覺？牽繩的手有什么感覺？如果松手，將會如果松手，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？發(fā)生什么現(xiàn)象？增大或減小小物體的線速度，手的感

2、覺有增大或減小小物體的線速度，手的感覺有什么感覺？什么感覺？受到一個拉力的作用，且力的方向受到一個拉力的作用，且力的方向_變化變化不斷不斷OGNF小球受力分析：小球受力分析： OOFFFVVVO結(jié)論：結(jié)論：物體做勻速圓周運動，合外力物體做勻速圓周運動，合外力指向指向 圓心圓心，且且與與速度速度垂直垂直，這個指向圓心的合力就叫做向心力。這個指向圓心的合力就叫做向心力。F F向向= F= F合合= F= FvFvFvF人人 造造 衛(wèi)衛(wèi) 星星 繞繞 地地 球球 運運 行行實驗：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力的作用？小球受到哪些力的作用？向心力由什么力

3、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分析向心力來源的思路分析向心力來源的思路1.明確研究對象明確研究對象2.確定圓周運動所在的平面，明確圓周運動確定圓周運動所在的平面，明確圓周運動的軌跡、半徑及圓心位置的軌跡、半徑及圓心位置3.進行受力分析，分析指向圓心方向的合力進行受力分析，分析指向圓心方向的合力即向心力。即向心力。OORmmgFNF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合合=m2 R sinn沿光滑碗內(nèi)壁做圓周運動的小球沿光滑碗內(nèi)壁做圓周運動的小球G GF Ff fF

4、 FN N向心力的大小向心力的大小與哪些物理量與哪些物理量有關(guān)呢？有關(guān)呢？一. 用向心力演示器驗證方法:控制變量法(F與m , r, )1.F與m的關(guān)系保持r、一定保持m 、 一定2.F與的關(guān)系保持m、r一定3.F與r的關(guān)系m大，F(xiàn)也大大，F(xiàn)也大r大，F(xiàn)也大演示儀演示儀兩個驗證實驗兩個驗證實驗圓錐擺圓錐擺介紹介紹: : 向心力演示儀向心力演示儀GFN小球靜止手推檔板介紹介紹: : 向心力演示儀向心力演示儀G勻速圓周運動FNF F介紹介紹: : 向心力演示儀向心力演示儀1、實驗的基本原理？、實驗的基本原理？從運動的角度求得從運動的角度求得Fn ；從受力的角度求得從受力的角度求得F合合 ；將將Fn

5、 和和F合合 進行比較進行比較2、實驗需要的器材？、實驗需要的器材？鋼球、細線、畫有同心圓的鋼球、細線、畫有同心圓的白紙、天平、秒表、直尺白紙、天平、秒表、直尺rOOlhFTGF合合3、實驗需要測量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測量？、實驗需要測量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測量？F合合mg tan小球所需小球所需向心力向心力Fn= =m v2rm？r？v？m、r、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時間圈數(shù)所用時間t、hrOOlh1、h 并不等于紙面距并不等于紙面距懸點的高度懸點的高度2、小球與紙面不能接、小球與紙面不能接觸觸3、測、測 t 時不能太久時不能太久4、啟動小球時應(yīng)確保小球做的是勻速圓周運動、啟動小球時應(yīng)確保小球做的是勻速

6、圓周運動實驗與探究實驗與探究猜想：向心力大小可能與猜想：向心力大小可能與_ _有關(guān)有關(guān)質(zhì)量、 半徑、角速度等實驗：完成課本實驗實驗：完成課本實驗實驗方法：實驗方法： 控制變量法控制變量法m、不變，不變，r越大，越大，F(xiàn)越越_m、r不變，不變，越大，越大，F(xiàn)越越_r、不變，不變，m越大，越大，F(xiàn)越越_大大大大大大結(jié)論結(jié)論向心力的大小向心力的大小F與物體質(zhì)量與物體質(zhì)量m、圓周、圓周半徑半徑r和角速度和角速度都有關(guān)系：都有關(guān)系：公式：公式：Fm r2根據(jù)根據(jù) 推導(dǎo)向心力的另一表達式：推導(dǎo)向心力的另一表達式：rv2vFmr = =m r 42T 2 哪個力提供向心力？哪個力提供向心力？向心力和切向力的

7、作用效果。向心力和切向力的作用效果。什么情況下物體做勻速圓周運動，什么情況什么情況下物體做勻速圓周運動，什么情況下做變速圓周運動。下做變速圓周運動。F 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)論勻速圓周運動：只有向心加速度時。結(jié)論勻速圓周運動：只有向心加速度時。 變速圓周運動：同時具有向心加速度和切向加變速圓周運動：同時具有向心加速度和切向加速度時。速度時。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( (鏈球運動鏈球

8、運動) )FO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)論勻速圓周運動：只有向心加速度時。結(jié)論勻速圓周運動：只有向心加速度時。 變速圓周運動：同時具有向心加速度和切向加變速圓周運動：同時具有向心加速度和切向加速度時。速度時。加速向心力是合力嗎？向心力是合力嗎？rmrvmFF22w 合合向向合合向向FF 向向合合n nrmrvmFF22nw向r r1 1r r2 2

9、3 3、向心力的大小向心力的大小2 2、向心力的作用效果：改變速度的方向向心力的作用效果：改變速度的方向，不改變大小不改變大小1 1、向心力的方向：指向圓心向心力的方向：指向圓心且與速度方且與速度方向垂直向垂直4 4、向心力的來源向心力的來源可以是某一個力，或者是幾個力的合力可以是某一個力，或者是幾個力的合力來提供。變速圓周運動中的合力并非向來提供。變速圓周運動中的合力并非向心力心力Fn= =m v2rFn= =m r2Fn = =m r 42T 2在勻速圓周運動中，合力充當向心力在勻速圓周運動中，合力充當向心力B B2 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，

10、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度一定情況下，線越短越易斷BC5、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：GFfFNrgB BC CG GF Ff fF FN NrgOmOlmOrTmgF合合mgF合合F升升豎直方向豎直方向:Tcosmg水平方向水平方向:F合合=m2l sin豎直方向豎直方向:F升升 cosmg水平方向水平方向:F合合=m2rF合合mg tanOORmmOrmgNF合合mgNF合合F合合mg tan豎直方向豎直方向:N cosmg水平方向水