2.2 向心力 课件—粤教版高中物理必修二16张PPT

(共17张PPT)
第二章第二节
向心力
（第二课时)
一、定义：
质点沿圆周运动，在相等的时间里通过的圆弧长
度相等。
二、描述运动的物理量：
线速度：
角速度：
周期：
频率：
向心加速度
大小：
方向：
始终指向圆心
向心力
始终指向圆心
大小：
方向：
周期性的非匀变速曲线运动。
三、匀速圆周运动性质是：
本章知识要点回顾
ω
O
例一、水平面上绕自身轴匀速旋转的圆盘上放置一木块，木块相对圆盘静止，试分析木块的向心力由什么来提供。
木块受力：
竖直向下的重力
G
G
竖直向上的支持力
N
N
水平方向指向圆心的摩擦力
f
木块做圆周运动所需向心力：
f
由圆盘对木块的静摩擦力
f
提供
f
f
f
f
f
f
例二、试分析在竖直放置光滑圆锥内做匀速圆周运动小球所需的向心力。（杂技节目中的飞车走壁现象中的稳定状态）
小球受力：
竖直向下的重力
G
垂直圆锥面的支持力
N
G
N
F
小球的向心力：
由重力和支持力的合力提供
例三、讨论火车转弯时所需向心力。
1、内外轨道一样高时：
F
向心力
F
由外侧轨道对铁轨
的压力提供
2、当外轨略高于内轨时：
火车受力：
竖直向下的重力
G
G
垂直轨道面的支持力
N
N
F
火车的向心力：
由G和N的合力提供
当
时，车轮对内外轨都无压力。
在外轨略高于内轨时，火车转弯时的速度
v
G
N
F
火车的向心力：
由G和N的合力提供
(1)当
时，车轮
对内外轨都无压力。
火车行驶速率v>v规定
（2）当火车行驶速率v>v规定时，
（3）当火车行驶速率vG
N
N‘
火车行驶速率vG
N
N’
外轨对轮缘有侧压力；
内轨对轮缘有侧压力。
处理匀速圆周运动问题的一般步骤：
（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心及半径；
（2）进行受力分析，画出受力图；
（3）求出指向圆心方向的合力，即向心力；
（4）用牛顿第二定律
结合匀速圆周运的特点列方程求解。
例四、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。
O‘
O
mg
T
F
小球受力：
竖直向下的重力G
沿绳方向的拉力T
小球的向心力：
由T和G的合力提供
解：
θ
L
小球做圆周运动的半径
由牛顿第二定律：
即：
例五、质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径均为r的拱桥和凹型地面，如图所示，求在A点和B点，汽车对路面的压力分别是多少？
A
B
解：
汽车通过A、B时，受力情况如图。
汽车通过A点时：
G
汽车通过B点时：
G
NB
NA
h
h
NA’
NB’
由牛顿第二定律：
由牛顿第三定律：
由牛顿第二定律：
由牛顿第三定律：
例六、如图要使小球滑到圆形轨道顶端不掉下来，小球在轨道顶端的最小速度应当是多大？已知轨道半径为R。
v
R
解：小球在最高点的受力情况如图
由等式可看出，由于m
、
R一定，所以
v
越小，N
就越小；当N=0时，小球可具有最小速度为
（此时，仅由重力提供其向心力）。
G
N
时，物体作离心运动；
时，物体靠近圆心运动。
v
R
时，物体作圆周运动；
小结:
一、处理匀速圆周运动问题的一般步骤：
（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心；
（2）进行受力分析，画出受力分析图；
（3）求出在半径方向的合力，即向心力；
二、用牛顿第二定律的瞬时对应关系，分析做圆周运动的条件：
时，物体作圆周运动；
时，物体作离心运动；
时，物体靠近圆心运动。
（4）用牛顿第二定律
结合匀速圆周运的特点列方程求解。
小结:
3、圆周运动主要有水平面运动和竖直面内运动典型情形。
竖直内的圆周运动实际上往往是变速率的运动，在切线方向还应当有力改变速率大小。（此时向心力不等于其合力）
竖直面内的圆周运动分成运动物体在圆周内、外两种情况，在运动的最高点有临界速度的计算问题值得我们留意。
作业:配套练习习题
(见本节附录习题)