向心力与向心加速度-PPT课件.ppt

1、那么物体所受的那么物体所受的外力外力有何特点？有何特点？加速度加速度又怎样呢？又怎样呢？匀速圆周运动是变速变速曲线运动变速曲线运动运动状态改变一定受到外力外力一定存在加速度看一看新课导入小球受哪些力？合外力有何特点？小球受哪些力？合外力有何特点？想一想看一看新课导入OGFNF小球受力分析：小球受力分析：OFN与G是一对平衡力，所以合力为F。新课导入OFFFVVVO 小球受力分析：小球受力分析：结论：结论：做匀速圆运动的小球，做匀速圆运动的小球，合外力指向圆心，合外力指向圆心，与速度与速度V V垂直垂直新课导入VFFFVV 结论：结论：做匀速圆运动的卫星，做匀速圆运动的卫星，合外力方向合外力方向

2、指向圆心（地心），指向圆心（地心），与速度与速度V V垂直垂直新课导入2.2.特点：方向始终方向始终与与V V垂直垂直，指向圆心圆心。是一.向心力方向时刻发生变化，OFFFVVVO注意：注意：1、向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。2、向心力是根据力的作用效果来命名的，受力分析时不要把向心力当作一个独立的力。O圆锥摆GFr小球受到哪些小球受到哪些力的作用？力的作用？向心力由拉力向心力由拉力F和重力和重力G的合力的合力提供。提供。向心力由什么向心力由什么力提供？力提供？想一想一.向心力木块做圆周运木块做圆周运动所需向心力：动所需向心力：O小球受到

3、哪些小球受到哪些力的作用？力的作用？向心力由什么向心力由什么力提供？力提供？想一想一.向心力 玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动一.向心力为什么？3.作用效果:OFFFVVVO只改变只改变V V的方向的方向,不改不改变变V V的大小的大小一.向心力（1）体验向心力的大小猜想：向心力大小可能与 _ 有关质量、质量、半径、半径、角速度角速度（2）演示实验：用向心力演示器演示1.F与m的关系保持r、一定保持r、m一定2.F与r的关系保持m、一定3.F与的关系二.向心力的大小结论结论:向心力的大小向心力的大小F与物体质量与物体质量m、圆、圆周半径周半径r和角速度和角速度都有关系都有关系根据根据 推导向心力的另

4、一表达式推导向心力的另一表达式rvrvmF2二.向心力的大小向心力的公式：向心力的公式：m r2mV2rF-Nm-kgr-m-rad/s V-m/s各量的单位各量的单位二.向心力的大小（1）向心加速度由谁产生？方向如何？）向心加速度由谁产生？方向如何？向心加速度的公式？向心加速度的公式？（2）加速度是描述速度变化快慢的物理量，）加速度是描述速度变化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？那么向心加速度是描述什么的物理量？思考并讨论思考并讨论向心加速度是描述向心加速度是描述速度方向变化快慢的物速度方向变化快慢的物理量理量。向心加速度由向心力产生，据牛顿运动定律得向心加速度由向心力产生，据

5、牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，向心力公式向心力公式:F:F向向 =F=F合合=mr=mr2 2推导推导:向心加速度的大小与方向向心加速度的大小与方向根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律:F:F合合=m a=m a rvm2ra2rva2或a a与与r r究竟是究竟是成正比呢，成正比呢，还是成反比？还是成反比？想一想若若一定一定 ,就成正比就成正比 ;若若v v一定一定 ,就成反比就成反比 。三向心加速度三向心加速度V2r2 （3 3）物理意义物理意义:基本思路：基本思路：实验实验向心力向心力向心加速度向心加速度牛顿第二定律牛顿第二定律

6、动力学：动力学：运动学：运动学：运动状态的改变运动状态的改变向心加速度向心加速度牛顿第二定律牛顿第二定律向心力向心力或：或：F=m F=m v v2 2r rF=mrF=mr2 2二.向心加速度:大小:a=a=r2 或 a=a=方向:沿半径指向圆心，方向不断 变化，是变加速运动。物理意义:表示速度方向速度方向变化快慢的物理量。v2r 2.2.一个一个3kg3kg的物体在半径为的物体在半径为2m2m的圆周上以的圆周上以4m/s4m/s的的速度运动，向心加速度是多大？所需向心力是多大？速度运动，向心加速度是多大？所需向心力是多大？答案：答案：F=24N2/8sma 3 3、一个、一个2kg2kg的

7、物体在半径为的物体在半径为0.5m0.5m的圆周上的圆周上做周期为做周期为2s2s的匀速圆周运动的匀速圆周运动,则向心加速度是多则向心加速度是多大？所需向心力是多大？大？所需向心力是多大？4 4、上海在北纬上海在北纬3131，求上海所在处物体绕地轴，求上海所在处物体绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径R=6400kmR=6400km，COS31COS31=0.86=0.86）AORr解：物体随地球自转的角速度解：物体随地球自转的角速度=2/TO圆周半径圆周半径r=R cos31a=r 2 =R cos31(2/T)2代入数据可得代入数据可得

8、a=2.910-2m/s2OOmgTF竖直向下的重力竖直向下的重力G沿绳方向的拉力沿绳方向的拉力T由由T和和G的合力提供的合力提供解：解：LmgtgFF向心小球做圆周运动的半径小球做圆周运动的半径sinLR 由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：RmmaF2sin2Lmmgtg即：即：cosLgR解圆周运动问题的方法和步骤解圆周运动问题的方法和步骤四、生活中的向心力四、生活中的向心力1、铁路的弯道、铁路的弯道LhmgFNFO如图火车按规定的速度转弯如图火车按规定的速度转弯时，需要的向心力完全由火时，需要的向心力完全由火车所受的重力车所受的重力mg和支持力和支持力FN的合力的合力F0来提供，来提供，F

9、0mg tanmV2rF0g tanV2r在在 很小时很小时,tan sin =hL即：即：VgrhL2、汽车过拱形桥、汽车过拱形桥当汽车过凸形桥时有：当汽车过凸形桥时有：V2rmgFN mmgFNV2r FN mgmmgmV2rFNV2rmgm FNmgFN当汽车过凹形桥时有：当汽车过凹形桥时有：1 1、一段铁路转弯处，内外轨的高度差为、一段铁路转弯处，内外轨的高度差为h h10cm10cm，弯道半径为，弯道半径为r r1000m1000m，两铁轨间的间，两铁轨间的间距为距为L L1435mm1435mm，求这段弯道的设计速度是多，求这段弯道的设计速度是多大？（取大？（取10m/s10m/s

10、2 2）四、课堂练习四、课堂练习LhmgFNFOF0mg tanmV2rF0g tanV2r在在 很小时很小时,tan sin =hL即：即：VgrhL=26.4m/s10 1000 0.11.435=m/s=95km/h2 2、一质量为、一质量为m m的物体，沿半径为的物体，沿半径为R R的圆形向下的圆形向下凹的轨道滑行，如图所示凹的轨道滑行，如图所示 ，经过最低点时的，经过最低点时的速度为速度为 v v，物体与轨道之间的动摩擦因数为，物体与轨道之间的动摩擦因数为，则它在最低点时受到的摩擦力是多大？，则它在最低点时受到的摩擦力是多大？mgFNfmgmV2rFNV2r FN mgmf=N=m(g )V2r小结小结1、以上各公式适用于所有的匀速圆、以上各公式适用于所有的匀速圆周运动，对于变速圆周运动以上各式周运动，对于变速圆周运动以上各式计算某一瞬间的各量计算某一瞬间的各量2、火车转弯和汽车过拱形桥圆周运、火车转弯和汽车过拱形桥圆周运动的两个重要的应动的两个重要的应反馈练习 使转台以角速度匀速转动，转台上质量为m的物体也随之做半径为r的匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。求物体m所受到的向心力和向心加速度。分析分析：明确研究对象分析木块的角速度根据向心力公式 得向心力F=m2 r向心加速度公式 得a=2 r作业创造教育 P96同步练习