5.6 向心力的

《5.6 向心力的》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5.6 向心力的（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、5.6 向心力,人教版 物理必修2,【温故知新】,1.向心加速度的表达式是： 或 。 2.牛顿第二定律的表达式是： 。 3.矢量的合成遵循 定则，如力， 速度，位移等的合成。,F=ma,平行四边形,【新课学习】,一、向心力的定义及性质 自主阅读课本23页和24页第一段，完成填空： 1.向心力的定义： 做匀速圆周运动的物体，会 受到指向 的合力，这个合力叫做向心力。 2.向心力的方向：向心力总是指向圆心，始终与 垂直。 3.向心力的作用：只改变线速度的 而不改变 线速度的 。,圆心,速度,方向,大小,人 造 卫 星 绕 地 球 运 行,练习1. （多选）关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是

2、( ) A物体由于做圆周运动而产生了向心力 B做匀速圆周运动物体的向心力是不变的 C向心力是根据力的作用效果命名的 D向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小,CD,二、向心力的来源 自主阅读课本24页第一段，完成填空： 向心力的来源：向心力是根据力的 命名的，可以是各种性质的力，也可以是它们的 ，还可以是某个力的 。,练习2如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止试回答：（1）物体受到几个力的作用？（2）物体做匀速圆周运动的向心力是哪个或那些力提供的？,作用效果,合力,分力,解（1）重力、摩擦力、支持力（弹力） （2）支持力（弹力）,练习3分析下面几

3、种情况中作圆周运动的物块或小球向心力的来源。,三、向心力的表达式 动手推导：由牛顿第二定律和向心加速度的公式，推导向心力的表达式： Fn=ma= 或者Fn=,向心力,质量,线速度,角速度,半径,牛顿（N）,千克（kg）,弧度/秒(rad/s),米（m）,米/秒（m/s）,练习4.如图所示，长度为 L5m 的轻杆，一端固定质量为 m0.5 kg的小球A(小球的半径不计)，另一端固定在一转动轴O上小球绕轴在水平面上匀速转动 ，线速度大小为 5 m/s 试求： (1)小球的向心加速度大小 (2) 轻杆对小球的拉力大小,解：（1）根据向心加速度公式有：a=v2/r=52/5 m/s2=5m/s2 （2

4、）轻杆对小球的拉力提供向心力，根据向心力公式有： F拉=Fn=m v2/r =0.552/5 N=2.5N 或F拉=Fn =ma=0.55N=2.5N 答:（1）小球运动的向心加速度5m/s2（2）轻杆对小球的拉力为2.5N,1下列关于匀速圆周运动的说法，正确的是( ) A匀速圆周运动是一种平衡状态 B匀速圆周运动是一种匀速运动 C匀速圆周运动是一种匀变速运动 D匀速圆周运动是一种速度、加速度和向心力都 不断改变的运动 2下面关于向心力的叙述中，错误的是（ ） A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心，是一个变力 B.做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对 它的作用外，还一定受到一个向心力的作用

5、 C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以 是这些力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力 D.向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小,D,B,3.如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端 固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿 圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，则关于摆球的 受力情况，下列说法中正确的是（ ） A摆球受重力、拉力和向心力的作用 B摆球受拉力和向心力的作用 C摆球受重力和拉力的作用 D摆球受重力和向心力的作用,B,C,4如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，物体所受向心力是 ( ) A重力 B弹力 C静摩擦力 D滑动摩

6、擦力,5.（多选）在光滑的水平面上，用长为l的细线拴一个 质量m为的小球，以角 速度做匀速圆周运动， 下列 说法中正确的是（ ） A. l、不变，m越大线越易被拉断 B. m、不变，l越 小线越易被拉断 C. m、l不变，越大线越易被拉断 D.m不变，越小线受到的拉力越小 6甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比 为12，转动半径之比为12，角速度之比为4：3， 则它们的向心力之比为（ ） A14 B23 C49 D916,A C,C,7如图所示，线段OAAB=10cm ，A、B两球质量都为0.1kg当它们绕O点在光滑的水平桌面上以相同的角速度6rad/s转动时，求： （1）A球的向心力是

7、多大？ （2）B球的向心力是多大？ （3）两线段了TAB与TOA的拉力之比为多少？,解：设OA=2r，则OB=r，角速度为，每个小球的质量为m （1）根据向心力公式可得： FA=mA2rOA=0.1x62x0.1m=0.36N （2）根据向心力公式可得： FB=mB2rOB=0.1x62x0.2m=0.72N (3)对A球： TOA-TAB=FA 对B球： TAB=FB =0.72N 所以 TOA=FA + TAB=0.36N+0.72N=1.08N 可得：TAB：TOA= 0.72N ：1.08N=2:3,【课堂小结】 一、基础知识 1.向心力定义： 做匀速圆周运动的物体，会受到指向 的合力

8、， 这个合力叫做向心力。 2.向心力方向：向心力总是指向圆心，始终与 垂直， 3.向心力作用：只改变速度的 而不改变速度的 。 4.向心力来源：向心力是根据力的 命名的，可以是各种性质 的力，也可以是它们的 ，还可以是某个力的 。 5向心力的表达式：F=ma= =,二、方法与注意事项 1.向心力只是效果力，在受力分析时，不能把向心力作为物体 受到的力 2.弄清向心力表达式中每个字母代表的物理量和单位， 以便定量计算时，对号入座。 3. 在进行有关向心力的定量比较时，注意 控制变量法 的应用,大小,圆心,速度,方向,作用效果,合力,分力,【作业】 1. 课堂新坐标 18-19页 2.思考：变速圆

9、周运动的合力也是完全充当向心力吗？ 【当堂检测】 另附页,物体做圆周运动一定受到力的作用,知识点回顾,1、如何理解匀速圆周运动是一种变速运动？,2 、匀速圆周运动 向心加速度是如何定义的？其表达式是什么？其物理意义是什么？,或,物理意义：描述线速度改变的快慢，只改变线速度方向，不改变其大小,向心力及其特点,定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。, 方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）, 向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小, 向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。,受力分析时, 不能多出一个向心力

10、。,向心力的大小与哪些物理量有关呢？,思考,公式：Fn = mr2,向心力的大小,= mv,= mv2 /r,= mr(2/T)2,实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,小球受到哪些力的作用？,向心力由什么力提供？,想一想,结论: 向心力由拉力F和重力G的合力提供,实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式,1、实验的基本原理？,从运动的角度求得Fn ；从受力的角度求得F合 ；将Fn 和F合 进行比较,2、实验需要的器材？,钢球、细线、画有同心圆的木板、秒表、直尺,O,3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？,F合mg tan,m？r？v？,m、r、转n圈数所用时间t、l,轻绳栓一小球，在光滑水平面

11、做匀速圆周运动。小球向心力的来源？,向心力由小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、绳子的拉力的合力提供。,匀速圆周运动实例分析向心力的来源,F向= F合= F,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动,F向= F合= Ff,由小球受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。 即圆盘对木块的静摩擦力Ff,G,FN,Ff,小球向心力的来源?,匀速圆周运动实例分析向心力的来源,讨论：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源?,物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。,匀速圆周运动实例分析向心力的来源,F合mg tan,竖直方向:FN cosmg 水平方向:F合=m2

12、r,竖直方向：FN cosmg 水平方向：F合=m2 R sin,沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球,总结：,向心力是根据效果命名的力，并不是一种 新的性质的力。,向心力的来源：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。 物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。,向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用 ，只能说某个力或某几个力提供了向心力。,变速圆周运动和一般曲线运动, 变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？ 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ 怎么分析研究一般的曲线运动？,做变速圆周运动的物体所受的力,Fn,Ft,Ft 切向分力，

13、它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. 结论同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动 ，匀速圆周运动切向加速度为零。,加速,变速圆周,把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作为一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。,处理一般曲线运动的方法：,要点二 匀速圆周运动的处理方法 1分析思路 凡是做匀速圆周运动的物体一定需要向心力，而物体所受外力的合力充当向心力，这是处理该类问题的理论基础 2

14、解题步骤 (1)四确定：确定研究对象、确定轨道平面、确定圆心位 置、确定向心力的方向(确定轨道平面和圆心位置是难点),长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点，让小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，当摆线L与竖直方向的夹角为时，求： (1)细线的拉力F. (2)小球运动的线速度的大小 (3)小球运动的角速度及周期,【思路点拨】 先对小球进行受力分析，找到向心力再由几何关系求出小球做圆周运动的半径,【方法总结】 (1)在解决匀速圆周运动的过程中，要知道物体圆形轨道所在的平面，明确圆心和半径是解题的一个关键环节 (2)列方程时要区分受到的力和物体做圆周运动所需的向心力，利用题目条件灵活

15、运用向心力表达式,跟踪训练2,匀速圆周运动：,变速圆周运动：,F向是F合的指向圆心方向的分力Fn,向心力的来源：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。 物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。,小结,小结,3、向心力的大小,2、向心力的作用效果：,1、向心力的方向：,4、变速圆周运动中的合力并非向心力,在匀速圆周运动中合力充当向心力,指向圆心,改变速度的方向,1、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,课堂练习,2、用细线拴住一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）,A.在线速度一定情况下，线越长越易断,B.在线速度一定情况下，线越短越易断,C.在角速度一定情况下，线越长越易断,D.在角速度一定情况下，线越短越易断,BC,3、在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小球用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法正确的是( )