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1、问题：物体做曲线运动的条件是什么？,物体所受的合外力与物体的速度方向不在同一直线上。,讨论：物体做匀速圆周运动，也是曲线运动，其合外力与速度方向有何关系呢？,作匀速圆周运动的物体肯定受到了外力作用，而且外力与速度方向不在同一直线上。,做匀速圆周运动的物体受外力作用吗？,地球公转,地球围绕太阳转,这些物体为什么会做圆周运动？,问题： 1 .小球为何做匀速圆周运动？ 2 .小球受到哪些力作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？,小球做圆周运动时，你牵绳的手有什么感觉？,如果松手，将会发生什么现象？,增大或减小物体的线速度，手的有什么感觉？,受到一个拉力的作用，且力的方向_变
2、化,不断,观察与思考：,O,G,FN,F,O,FN与G相抵消，所以合力为F,小球受力分析：,可见：小球能做匀速圆周运动的原因在于其受到细绳拉力的作用。,O,F,F,F,V,V,V,O,做匀速圆周运动的物体，合外力指向圆心,与速度V垂直,使物体做匀速圆周运动的这个力有什么特点呢？,人造卫星绕地球运行,结论： 做匀速圆运动的卫星，合外力方向指向圆心（地心），与速度V垂直,一、做匀速圆周运动的物体所受合外力,1、合外力的方向总是沿半径指向圆心,O,F合,2、合外力作用效果：只改变速度方向，不改变速度大小,二、向心力,1、定义：做圆周运动的物体所受到的指向圆心方向的合力,2、特点:,（1）向心力方向总
3、是指向圆心,时刻在变化，是一个变力,为什么？,(2)作用效果:,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。,只改变v的方向，不改变v的大小,1）在匀速转动的圆筒 内壁上紧靠着一个物体,分析以下几种情况物体受力情况及向心力来源？,F向FN,2)木块相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动,F向=F合=Ff,木块做圆周运动所需向心力：由圆盘对木块的静摩擦力Ff提供,G,FN,Ff,向心力由拉力T和重力G的合力提供。,或者说向心力是由拉力的水平分力T1提供,F合mg tan,竖直方向：FN cosmg,竖直方向：FN cosmg,4）沿光滑漏斗或碗内壁做圆
4、周运动的小球,马戏团演员在表演飞车走壁时，人车在一个水平面上沿竖直粗糙墙壁上做匀速圆周运动，人车所受外力G与静摩擦力f平衡。车轮对墙壁的作用力为N，墙壁的反作用力N就是人车所需向心力。,飞车走壁,（3）向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。,（4）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的合力提供了向心力。,分析向心力来源的思路,明确研究对象 确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、半径及圆心
5、位置 进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力。,3、向心力大小,猜想： 向心力的大小与哪些因素有关？,可能与质量、角速度、线速度、半径有关,G,FN,小 球 静 止,介绍: 向心力演示仪,手 推 档 板,介绍: 向心力演示仪,G,匀 速 圆 周 运 动,FN,F,F,介绍: 向心力演示仪,演示实验,1、用质量不同的钢球和铝球。(两球运动的半径r和角速度相同),2、用质量相同的两球，两球运动的半径r相同但角速度不同。,3、用质量相同的两球，两球运动的半径r不同但角速度相同。,精确实验表明：,式中力的单位用N，质量的单位用kg，长度的单位用m，角速度的单位用rad/s.,式中线速度的单位用m
6、/s.,做匀圆周运动的物体所受的向心力的大小跟物体质量m，圆周半径r和运动的角速度都有关系：,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,4、测量问题,小球质量,匀速圆周运动周期,悬挂点到圆心竖直高度,天平,秒表,刻度尺,匀速圆周运动半径,刻度尺,问题讨论,1）本实验是否一定要测量小球质量与圆周半径？ 2）如何测出悬点与球心的竖直高度
7、？,三、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(链球运动),F,做变速圆周运动的物体所受的力,Fn,Ft,加速,Ft ： 切向分力，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.,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
8、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：,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,1、请分析以下圆周运动的向心力的来源。,2、作匀速圆周运动的物体，下列说法是否正确： (1) 线速度不变 (2) 角速度不变 (3)向心力不变 (4)向心力的作用效果是改变速度方向 (5)所受合外力是恒力 (6)周期不变,（ ）,（ ）,（ ）,（ ）,（ ）,（ ）,3、在光滑的横杆上
9、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( ) A两小球速率必相等 B两小球角速度必相等 C两小球加速度必相等 D两小球到转轴距离与其质量成反比,BD,4、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？为什么？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？为什么？,绳子的拉力提供球匀速圆周运动的向心力，则球运动时所需向心力越大，绳子受到的拉力也越大，绳子越易断。,第一种情形：转速相同，则角速度相同
10、，据F向心力=m 2r，线越长，F向心力越大，故线长易断。,第二种情形：以不变的速率，即V相同，据F= 知线越短，力越大，故线短易断。,5、如图，取一条细绳， 一端系一个小球，另一 端用手挥动细绳，使小 球做匀速圆周运动，小 球受几个力的作用？可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用吗？为什么？,不可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用。,因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力，通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或几个力的合力所提供。,所以小球只受两个力，重力和绳的拉力,mg,T,6、 小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成角，求小球做匀速圆周运动的角速度。,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：,L,小球做圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,B C D,7、质量为m的球用长为L的细绳悬于天花板的O点，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直线成角，则以下正确的是( ),F合=mgtan,F向=mr2=mr(2/T)2 r= L sin ,小球在水平面内做匀速圆周运动，其合力必沿水平方向指向圆心，大小应等于小球做匀速圆周运动所需的向心力。即绳的拉力F与重力的合力沿水平方向，由平行四边形定则可得,
