2.2向心力与向心加速度 课件—2020-2021学年【新教材】粤教版（2019）高中物理必修第二册（17页PPT）

(共17张PPT)
所受合外力__________零
什么是匀速圆周运动？
“匀速”的含义是什么？
匀速圆周运动是___速曲线运动
变
运动状态改变
一定不等于
一定具有______。
加速度
那么物体所受的合外力有何特点？
加速度又怎样呢？
知识回顾
2.2向心力与向心加速度
第二章
圆周运动
如图：水平放置的光滑板上，用细绳一端系着一个小球，使小球做匀速圆周运动
（1）此时牵绳的手有什么感觉？
（2）小球受到的合外力方向
如何变化？
（3）松手后，小球还能继续
做圆周运动吗？
一、感受向心力
观察与思考：
O
G
FN
F拉
小球受力分析：
O
竖直方向的FN与G形成平衡力，相互抵消
所以合力为F拉，即F合=F拉
O
F
F
F
V
V
V
O
小球受力分析：
俯视图
结论：
做匀速圆周运动的物体，合外力方向始终指向圆心，与速度V的方向垂直,只改变速度的方向。
3、作用效果：只改变速度的方向，不改变速
度的大小.
1、定义：做圆周运动的物体受到一个始终指
向圆心的合力的作用，我们把这个
力叫做向心力
2、方向：沿半径指向圆心，和质点运动的
方向垂直
一、感受向心力
1、向心力是按照效果命名的力，并不是一种新的性质的力。
F向＝F合
2、向心力的来源：物体所受的合外力提供了物体做匀速圆周运动所需的向心力。（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）
在匀速圆周运动中，合力充当向心力
注意
（1）旋转圆桌上的杯子由静摩擦力提供向心力
例子：
G
FN
f
O
G
T
Fn
（2）游乐场里的旋转秋千,由重力和吊绳拉
力的合力提供向心力
向心力的大小跟哪些因素有关？
验证方法：
猜想：
可能与m
、r、ω有关
控制变量法
通过牵绳的手感受绳子拉力的变化,定性探究影响匀速圆周运动向心大小的因素
(2)保持其他因素不变,增大或减小小球旋转的半径(改变绳长)
(1)保持其他因素不变,增大或减小小球旋转的角速度
(3)保持其他因素不变,换一个质量较大的球进行实验
学生活动
设计方案
二、探究影响向心力大小的因素
实验验证
1、构造：塔轮，长槽，短槽，弹簧测力套筒，标尺等。
2、使用方法：引导学生探索研究
3、实验方法——控制变量法
利用向心力演示器(如图2-2-4所示),定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度的大小和运动半径之间的关系
实验数据分析
结论：
（2）
m,??一定时，
（1）
m，r一定时，
F
F
（3）
r,??一定时，
F
即：
?
r
?
?
m
?
2
m，r一定
??1=?2/2
m,??一定
r1=2r2
r,??一定
m1
=2
m2
F1=F2/4
F1=2F2
F1=2F2
当F、m、v（ω）、r的单位都用国际单位制时，k=1
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、探究影响向心力大小的因素
a=ω2r
与向心力一致，指向圆心，与速度垂直，方向时刻变化
注意:
公式适用于所有的圆周运动
三、向心加速度
2.方向：
匀速圆周运动是变加速曲线运动
1.公式：
3、意义：a是描述物体做圆周运动时
速度方向改变的快慢的物理量。
从
看，a跟r成正比，从
看，a跟r成反比。那么，向心加速度的大小跟半径到底成正比还是成反比？
三、向心加速度
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