高中物理：22《勻圓周運(yùn)動(dòng)的向心力速和向心加速度》課件

勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度

向心力——向心力的來源【思維引導(dǎo)】

圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，因此圓周運(yùn)動(dòng)肯定有加速度，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律知：物體做圓周運(yùn)動(dòng)，必然要受到外力的作用。那么，是怎樣的力使物體做圓周運(yùn)動(dòng)呢？【實(shí)驗(yàn)探究】

在下列圓周運(yùn)動(dòng)中，感受……【體驗(yàn)與交流】1.小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，你牽繩的手有什么感覺？

2.如果突然松手，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？

3.小球在杯中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，你握杯的手有什么感覺？

4.如果突然將杯子提開，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？【結(jié)論】

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，一定需要沿半徑指向圓心的力的作用。這個(gè)力稱為“向心力”。常記為F向。

向心力——向心力的來源在轉(zhuǎn)盤游戲中，如何保持身體的平衡？

向心力——向心力的來源彎道跑技術(shù)【常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源分析】【說明】

向心力是按效果命名的力，它可以是某個(gè)力充當(dāng)。向心力的來源小球在空中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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外力，叫向心力。

2.特點(diǎn)：方向始終與V垂直，指向圓心。是變力向心力方向時(shí)刻發(fā)生變化，OFFFVVVO注意：例1、向心力通常由重力、彈力、摩擦力中的某一個(gè)力，或者是某個(gè)力的分力，或幾個(gè)力的合力所提供。2、向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，受力分析時(shí)不要把向心力當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的力。汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎【說明】

向心力是按效果命名的力，它可以是幾個(gè)力的合力。【常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源分析】汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎【關(guān)于向心力的幾點(diǎn)說明】1.向心力是按效果命名的力，它可以是其他力的合力，也可以是某個(gè)力，還可以是某個(gè)力的分力。在對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，一定不要在物體實(shí)際所受力的基礎(chǔ)上再加一個(gè)向心力。

2.向心力的作用效果只改變圓周運(yùn)動(dòng)的方向，而不改變速度的大小。

3.向心力是變力。雖然向心力的大小不變但其方向時(shí)刻改變，故勻速圓周運(yùn)動(dòng)是在變力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)。4.由向心力產(chǎn)生的向心加速度的方向總是指向圓心?！菊n堂練習(xí)】請(qǐng)分析以下圓周運(yùn)動(dòng)的向心力的來源。

玻璃球沿碗壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)幾個(gè)典型的勻速圓周運(yùn)動(dòng)光滑桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)的小球---彈力隨圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體-----摩擦力衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)---萬有引力圓錐擺---重力和彈力的合力

向心力——向心力的大小【實(shí)驗(yàn)探究】影響向心力大小的因素⑴在小球質(zhì)量m和旋轉(zhuǎn)半徑r不變的條件下，改變角速度ω，多次體驗(yàn)手的拉力；⑵在小球質(zhì)量m和角速度ω不變的條件下，改變旋轉(zhuǎn)半徑r，多次體驗(yàn)手的拉力；⑶在旋轉(zhuǎn)半徑r和角速度ω不變的條件下，改變小球質(zhì)量m，多次體驗(yàn)手的拉力；【體驗(yàn)與交流】⑴角速度ω越大，手的拉力越大；⑵旋轉(zhuǎn)半徑r越大，手的拉力越大；⑶小球質(zhì)量m越大，手的拉力越大。

向心力——向心力的大小向心力演示儀【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】⑴角速度ω相同，半徑r相同，質(zhì)量m越大，向心力越大；⑵角速度ω相同，質(zhì)量m相同，半徑r越大，向心力越大；⑶質(zhì)量m相同，半徑r相同，角速度ω越大，向心力越大；——控制變量法衛(wèi)星繞地球運(yùn)行VF(b)幾個(gè)典型的勻速圓周運(yùn)動(dòng)

向心力——向心力的大小【可以證明】

勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的大小為：

式中m是運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量，r是運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑，ω是轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。

式中v是物體圓周運(yùn)動(dòng)線速度的大小?！居懻摗?/p>

從看，好象F跟r成正比，從看，好象F跟r成反比。你如何認(rèn)識(shí)這個(gè)問題？勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度【說明】

⑴勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度是由向心力產(chǎn)生的，其方向必定指向圓心，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度又稱為向心加速度。⑵向心加速度只改變速度的方向，不改變速度的大小。

⑶向心加速度是變量，其方向是不斷變化的。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):

線速度大小不變，方向時(shí)刻變化；角速度、周期、頻率都恒定不變；向心力和向心加速度大小恒定不變，方向時(shí)刻改變。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：（1）動(dòng)線速度大小不變而方向時(shí)刻改變，是變速運(yùn)動(dòng)；（2）向心加速度大小恒定而方向時(shí)刻改變，是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，是變加速曲線運(yùn)動(dòng)；（3）勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性；（4）受到外力的合力大小恒定，方向總是沿半徑指向圓心，方向時(shí)刻改變，合力提供向心力。勻速圓周運(yùn)動(dòng)和非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的區(qū)別:勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力的大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心，所以速度大小不變僅方向變化，合外力提供向心力。變速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力不指向圓心，與速度方向不垂直，當(dāng)合外力與瞬時(shí)速度之間夾角是銳角時(shí)，速率增大，當(dāng)合外力與瞬時(shí)速度之間夾角是鈍角時(shí)，速率減小。此時(shí)合外力可以分解為沿半徑方向的分力和沿切線方向的分力，沿半徑方向的分力提供向心力，改變速度的方向，沿切線方向的分力改變速度的大小。當(dāng)

求汽車以速度v過半徑為r的拱橋時(shí)對(duì)拱橋的壓力？【解】G和N的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對(duì)橋的壓力越小。NG時(shí)汽車對(duì)橋的壓力為零。求汽車過凹形路段最低點(diǎn)時(shí)對(duì)路面的壓力？NG【解】G和N的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對(duì)橋的壓力越大。例、