鲁科版_必修2_ 第4章 匀速圆周运动 _ 第2节 向心力与向心加速度课件29张PPT

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第四章 匀速圆周运动
第 二 节 向心力和向心加速度
一、 向心力及其方向
观察：做圆周运动的物体有什么特点
问题探究
小球受哪些力？合外力有何特点？
想一想
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
看一看
一、 向心力及其方向
G
FN
F
小球受力分析：
O
FN与G相抵消，所以合力为F
分析：绳子对球有指向圆心的力
合力
一、 向心力及其方向
O
F
F
F
v
v
v
O
小球受力分析：
结论： 做匀速圆运动的小球，合外力指向圆心，
与速度v垂直
一、 向心力及其方向
向心力是不是像重力、弹力、
摩擦力那样按性质来命名的？
【牢记】：向心力是 ，它是物体所受
力的合力.向心力的作用效果是只改变速度的 ， 不改变速度的 .
匀速圆周运动的合力有何特点？
【牢记】：匀速圆周运动的合力大小不变，方向沿半径指向圆心，方向时刻变化，是一变力.
效果力
方向
大小
问题探究
问题探究
一、 向心力及其方向
2、向心力的方向：
3、向心力的来源：
向心力不是一种特殊的力，它可能是重力或弹力或摩擦力，或者是某个力的分力，还可能是它们的合力.
沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向
1、向心力定义：
做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向心力.
方向时刻发生变化，是变力.
一、 向心力及其方向
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.
注意：
4、向心力的作用效果:
只改变v的方向,不改变v的大小
O
F
F
F
v
v
v
O
为什么？
因为在运动方向上所受的合外力为0，这个方向上的加速度也为0，所以速度大小不变，只改变速度方向.
二、 向心力的大小
向心力的大小跟哪些因素有关？
验证：
猜想：
可能与m 、r、ω、v有关
控制变量法
问题探究
二、 向心力的大小
向心力的大小跟哪些因素有关？
二、 向心力的大小
向心力的大小：
F=mω2r
由 v=ωr 得
注意单位
F→N ω→rad/s r→m v→m/s
F=mv2/r
二、 向心力的大小
1.定义 做匀速圆周运动的物体，其加速度总是指向圆心，这个加速度叫做向心加速度。
2.方向 指向圆心
3.意义 表示物体做圆周运动时速度方向改变的快慢
三、向心加速度
向心加速度
向心力
牛顿第二定律
理论推导
三、向心加速度
应该说角速度的大小相同时，向心加速度的大小跟半径成正比；线速度的大小相同时，向心加速度的大小跟半径成反比。
从 看，a跟r成正比，从 看，a跟r成反比。
向心加速度的大小跟半径到底成正比还是成反比？
问题探究
三、向心加速度
mg
FN
f
摩擦力f提供了向心力
实例分析1
mg
四、学以致用：实例分析
mg
f
FN
FN提供向心力
实例分析2
四、学以致用：实例分析
实例分析3
θ
O'
O
R
ω
θ
ω
θ
m
m
O
r
mg
FN
F合
mg
FN
F合
F合＝mg tanθ
竖直方向:FN cosθ＝mg
水平方向:F合=mω2r
竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2 R sinθ
沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球
四、学以致用：实例分析
　　A、受重力、支持力
　　B、受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
　　C、受重力、支持力、向心力、摩擦力
　　D、以上均不正确
例1 、如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A的受力情况是（ ）
B
例题
例题
例2 、关于向心力说法中正确的是（ ）
A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；
B、向心力不改变速度的大小；
C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；
D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新 的力；
B
例3 、 画出下列物体所受的向心力
F拉
G
F拉
G
N
f
G
N
N
G
G
N
F向= F拉
F向
F向= f
G
N
F向
F向
F向
例题
例4 、质量为m的小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω.
小球受力：
解：
θ
L
由向心力公式：
O’
O
mg
T
F
例题
训练巩固
1．关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力，下列说法正确的是 (　　)
A．向心力是一个恒力
B．因向心力指向圆心，且与线速度垂直，所以它不能改变线速度的大小
C．向心力是物体所受的合力
D．向心力和向心加速度的方向都是不变的
BC
训练巩固
2.如图所示，一小球用轻绳悬挂于O点，将其拉离竖 直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是 (　　)
A．绳的拉力
B．重力和绳的拉力的合力
C．重力和绳的拉力的合力沿绳方向的分力
D．绳的拉力和重力沿绳方向的分力的合力
CD
3.一列火车质量为500t，拐弯时沿着圆弧形轨道前进，圆弧半径为375m，通过弯道时车速为54 km/h，火车所需要的向心力是多大？产生的向心加速度是多大？
解：火车拐弯时v =54km/h=15m/s,m=500t=5×105kg.
向心加速度
向心力
4.(1)线的一端系一个重物，手执线的另一端使重物在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，当转速相同时，线长易断，还是线短易断？
O
解：拉力提供向心力，转速相同，则角速度相同，据
F向心力=mω2r，线越长，F向心力越大，故线长易断。
4.(2)如果重物运动时系线被桌上的一个钉子挡住，随后重物以不变的速率在系线的牵引力下绕钉子做圆周运动，系线碰钉子时，钉子离重物越远线易断，还是越近线易断？
0
解：这种情形速率不变，即v相同，据 ，线越短，需要的向心力越大，线越容易断，即钉子离重物越近线易断。
训练巩固
5.如图所示，有一质量为m的小球在光滑的半球形碗内做匀速圆周运动，轨道平面在水平面内。已知小球与半球形碗的球心O的连线跟竖直方向的夹角为θ，半球形碗的半径为R，求小球做圆周运动的速度及碗壁对小 球的弹力.
FN
mg
x
y
向心力
方向：
总指向圆心，时刻改变
大小：
F=mrω2 ，F=mv2/r
作用效果：
只改变线速度方向，不改变线速度大小。
效果力
向心加速度
方向：
总指向圆心，时刻改变
大小：
a=rω2 ，a=v2/r
物理意义：
描述物体在做圆周运动时，速度方向变化快慢的物理量
课堂小结
谢谢观看!