6.2 向心力 课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
6.2 向心力
力
运动状态改变
这些物体为什么会做圆周运动？
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
什么样的力使物体做匀速圆周运动？
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
什么样的力使物体做匀速圆周运动？
O
G
FN
F
对小球受力分析：
O
FN与G相抵消，所以合力即为绳的拉力F
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
什么样的力使物体做匀速圆周运动？
分析力的作用效果：
O
F
F
F
V
V
V
O
结论：合外力F
指向圆心；
与速度V垂直；
只改变速度的方向。
O
F
F
F
V
V
V
O
结论：向心力Fn
指向圆心；
与速度V垂直；
只改变速度的方向。
向心力Fn
作匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，我们把这个力叫做向心力。
方向时
刻变化
作用效果
作匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，我们把这个力叫做向心力。
向心力Fn
地球公转
万有引力提供向心力：F万=Fn
向心力是效果力！
万有引力
向心力Fn的来源
向心力是效果力，它们可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。
不能说受到向心力！！！
向心力Fn的来源
F拉
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
向心力Fn的来源
物体与圆盘保持相对静止，随盘一起做
匀速圆周运动
f
向心力Fn的来源
G
T
F合
重力和拉力的合力提供向心力
F合
θ
ω
θ
m
竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mg tanθ
O
r
mg
FN
F合
什么力提供向心力？
向心力Fn的来源
O
R
θ
m
竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mg tanθ
mg
FN
F合
什么力提供向心力？
向心力Fn的来源
向心力Fn的大小
在物理学中，我们认识物理量时可以先定性了解，然后再探究它与不同物理量之间的定量关系。
书P28做一做：感受向心力，猜测向心力的大小与哪些因素有关
结论：向心力的大小与质量、半径以及转动的快慢有关。
m
r
ω
向心力Fn的大小
实验：探究向心力的表达式
控制变量法
保持r、ω相同
m1：m2=1：3
F1：F2=1：3
F∝m
保持m、r 相同
ω1：ω2=3：2
F1：F2=9：4
F∝ω2
保持m、ω相同
r1：r2 = 1：2
F1：F2=1：2
F∝r
F=mω2r
向心力Fn的大小
更加精确的实验表明：物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。即：
根据v、ω、r、T的关系，推出向心力的其他表达式：
F=mω2r
重力和拉力的合力提供向心力
应用1：圆锥摆
G
T
F合
θ
求小球运动的
半径r
向心加速度a
线速度v
周期T
h
T
在轨道最低点向心力来源：
G
应用2：小球在绳的牵引下在竖直面内做圆周运动
在轨道最高点向心力来源：
O
T
Fn=F合=T-G
Fn=F合=T+G
O
G
O
Fn
Ft
O
Fn
Ft
F合
F合
v
v
速度增大
的圆周运动
速度减小
的圆周运动
应用3：变速圆周运动
如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？
切向力Ft ：产生切向加速度at，改变速度的大小.
向心力Fn ：产生向心加速度an，改变速度的方向.
匀速圆周运动
G
N
F
变速圆周运动
合力全部 提供向心力
合力部分 提供向心力
O
Fn
Ft
F合
v
r1
r2
应用4：一般曲线运动
例：人和车的总质量500kg,在弯道半径为50m的水平路面转弯时，显示速度36km/h，求此时车所受的摩擦力大小。
①大小：
②方向：始终指向圆心且与速度方向垂直（时刻发生变化）
③作用效果：只改变线速度的方向。
做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。
小结：向心力Fn
④向心力来源：是效果力，不是性质力。
是根据力的作用效果来命名的。它可以由某一个力，或者是由几个力的合力或分力来提供。
Fn =mω2r=mv2/r =mr(2π/T)2
例：在地球上，请问赤道（A）和北京（B）的线速度和角速度分别是多少？
（地球半径约为6378km，北京纬度约为40°）
随着纬度(θ)的增大↑
线速度v减小↓