2.勻速圓周運動的向心力和向心加速度

1、t第二章 勻速圓周勻速圓周運動運動 第 二 節(jié) 向心力和向心加速度龍泉一中 楊曉宇小游戲：用倒置的玻璃杯搬運乒乓球，兩個杯子自由選擇要求：杯子必須脫離桌面要求：杯子必須脫離桌面 采訪：乒乓球不掉落下來的秘訣是什么？轉(zhuǎn)得快轉(zhuǎn)得慢v轉(zhuǎn)得快乒乓球在杯內(nèi)圓周轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)得慢的乒乓球卻掉了下來無論轉(zhuǎn)動快慢乒乓球都會掉下來無論轉(zhuǎn)動快慢乒乓球都會掉下來問題1：視頻中為什么女運動員可以圓周轉(zhuǎn)動？問題2：為什么快速做圓周運動的乒乓球在一個杯子中不會掉下來，在另一個杯子中會掉下來呢？問題3：究竟做圓周運動的乒乓球有什么樣的受力特點呢？圓周運動是變速變速曲線運動曲線運動運動狀態(tài)（速度速度）改變一定受到外力外力一定存在加

2、速度加速度研究勻速圓周運動的受力情況：實驗1：小球在近似光滑的直筒杯底部做圓周運動，試對小球進行受力分析。GNFN問題1：杯子側(cè)壁的彈力是怎樣產(chǎn)生的？小球擠壓側(cè)壁使側(cè)壁發(fā)生形變產(chǎn)生的。擠壓側(cè)壁，說明圓周運動的小球有遠離圓心的運動趨勢問題2：杯子側(cè)壁的彈力方向如何？彈力方向與接觸面垂直，也就是與側(cè)壁的切面垂直，即彈力方向總是沿半徑方向指向圓心歸納：小球在運動的每一瞬間，都有沿切線遠離圓心的趨勢，歸納：小球在運動的每一瞬間，都有沿切線遠離圓心的趨勢，正是該彈力把小球拉到圓周上，使小球做圓周運動正是該彈力把小球拉到圓周上，使小球做圓周運動12mgFNf摩擦力的方向呢？mg研究勻速圓周運動的受力情況：

3、實驗2：小木塊在轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運動，對小木塊進行受力分析做圓周運動的物體有遠離圓心的趨勢，摩擦力方向與相對運動趨勢方向相反做圓周運動的物體有遠離圓心的趨勢，摩擦力方向與相對運動趨勢方向相反歸納：摩擦力的方向總是指向圓心，正是靜摩擦力使物塊做勻速圓周運動研究圓周運動的受力情況：實驗3：對乒乓球在倒置的光滑玻璃杯中圓周運動進行受力分析。機密信息：一個杯子杯口小底部大 一個杯子杯口大、底部小GF合FN思考：什么力使乒思考：什么力使乒乓球做圓周運動？乓球做圓周運動？重力和支持力的合力或者支持力的水平分力杯口小、底部大的杯子FNFXFYGFNGF合合杯口大、底部小的杯子合力不指向圓心，也沒有

4、指向圓心的分力，所以無法完成圓周運動，會掉下來物體物體實驗實驗共同點共同點指向圓心的力指向圓心的力來源來源小球（1）都做圓周運動（2）都受到一個始終指向圓心的力彈力木塊靜摩擦乒乓球G和N的合力或N的水平分力結(jié)論做圓周運動的物體要受到一個始終指向圓心的等效力的作用，這個力叫向心力。顯然為效果力2、向心力的方向：2、方向：沿半徑指向圓心，即垂直于質(zhì)點的運動方向1、向心力定義：1、定義：做勻速圓周運動的物體所受到的始終指向圓心的合外力，叫向心力.方向時刻發(fā)生變化，是變力.一、向心力及其方向3、向心力的作用效果:只改變v的方向,不改變v的大小OFFFvvvO學(xué)生活動：分析下列幾幅圖中的向心力來源請畫在

5、自己的本子上光滑桌面上轉(zhuǎn)動的小球光滑桌面上轉(zhuǎn)動的小球-彈力彈力隨圓盤勻速轉(zhuǎn)動的物體隨圓盤勻速轉(zhuǎn)動的物體-摩擦力摩擦力衛(wèi)星繞地球運動衛(wèi)星繞地球運動-萬有引萬有引力力圓錐擺圓錐擺-重力和彈力的合力重力和彈力的合力4、向心力的來源：向心力不是一種特殊的力，它可能是重力或彈力或摩擦力，或者是某個力的分力，還可能是它們的合力.向心力是效果力二、向心力的大小請同學(xué)們按小組組隊，自制向心力筆，感受向心力的大小第一步： 第二步： 第三步： 第四步：思考：1、如何體現(xiàn)向心力大??？如何操作？ 2、嘗試改變半徑、質(zhì)量、轉(zhuǎn)速等進行體驗。 猜想與向心力大小相關(guān)的因素？質(zhì)量、半徑、角速度、線速度、轉(zhuǎn)速、周期、頻率等實驗探

6、究一：向心力演示儀(定性)2、原理分析：小球靜止GFN手推檔板G勻速圓周運動FNF F 3 3、實驗方法、實驗方法控制變量法控制變量法（1 1）F F與與m m的關(guān)系的關(guān)系保持保持r r、一定一定（2 2）F F與與r r的關(guān)系的關(guān)系保持保持m m、一定一定（3 3）F F與與的關(guān)系的關(guān)系保持保持r r、m m一定一定結(jié)論結(jié)論: F F m結(jié)論結(jié)論: F F r結(jié)論結(jié)論: F F ?實驗二：用DIS實驗定量探究F km2r 由v r，可得F = mv2/r各量均用國際制單位表示，則各量均用國際制單位表示，則K=1， F m2r小組討論：小組討論：三：向心加速度 定義定義: 由向心力產(chǎn)生的加速度叫向心加速度。由向心力產(chǎn)生的加速度叫向心加速度。 方向: 沿半徑指向圓心沿半徑指向圓心方向不斷 變化，是變加速運動 大小: a = a = r2 或 a =a = 單位：米每二次方秒（單位：米每二次方秒（m/sm/s2 2）v2r 物理意義: 它是表示速度方向變化快慢速度方向變化快慢的物理量。同學(xué)們，實際上，向心力大小的表達式有更嚴謹?shù)睦碚撟C明，你知道嗎？請同學(xué)們觀看微課“利用速度合成求向心加速度利用速度合成求向心加速度”四、學(xué)以致用：請同學(xué)們完成平板電腦上的課