《云南省峨山彝族自治县第一中学人教版高中物理必修二课件：5.6 向心力2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《云南省峨山彝族自治县第一中学人教版高中物理必修二课件：5.6 向心力2（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章曲线运动 第6节向心力 学习目标1 理解向心力的概念及其表达式的含义 2 知道向心力大小与哪些因素有关 并能用来进行有关计算 3 会分析向心力的来源 4 了解 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 的实验原理 1 定义做匀速圆周运动的物体产生向心加速度的原因是它受到了指向 的合力 这个力叫做向心力 2 方向始终沿着 指向 知识点一 向心力 圆心 半径 圆心 3 表达式 1 Fn 2 Fn 4 效果力向心力是根据力的 来命名的 凡是产生向心加速度的力 不管属于哪种性质 都是向心力 m 2r 作用效果 思考1 在对物体进行受力分析时 能否说物体除了受其他力之外还受一个向心力的作用 提示 向心力是根
2、据力的效果命名的 不是性质力 在分析物体受力时 不能说物体还受一个向心力的作用 向心力可以是某一种性质力 也可以是几个性质力的合力或某一性质力的分力 1 关于向心力的说法中正确的是 A 物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B 向心力不改变圆周运动中物体速度的大小C 做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力D 做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 效果自查 解析当物体所受的外力的合力始终有一分力垂直于速度方向时 物体就将做圆周运动 该分力即为向心力 故先有向心力然后才使物体做圆周运动 因向心力始终垂直于速度方向 所以它不改变速度的大小 只改变速度的方向 当合外力完全提供向心力时 物体就做匀
3、速圆周运动 该合力大小不变 方向时刻改变 故向心力是变化的 答案BC 1 变速圆周运动变速圆周运动所受合外力 向心力 合外力产生两个方向的效果 1 跟圆周相切的分力F 只改变线速度的大小 产生 加速度 此加速度描述线速度 的快慢 2 跟圆周切线垂直而指向圆心的分力Fn 只改变线速度的方向 产生 加速度 知识点二 变速圆周运动和一般的曲线运动 不等于 切向 大小变化 向心 2 一般的曲线运动的处理方法一般的曲线运动中 可以把曲线分割成许多很短的小段 每一小段可看做一小段 研究质点在这一小段的运动时 可以采用 的处理方法进行处理 圆弧 圆周运动 2 如图所示 一小球用细绳悬挂于O点 将其拉离竖直位
4、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 重力和绳拉力的合力C 重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力D 绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力 解析对小球受力分析如图所示 小球受重力和绳子拉力作用 向心力是指向圆心方向的合外力 它可以是小球所受合力沿绳子方向的分力 也可以是各力沿绳子方向的分力的合力 正确选项为C D 答案CD 1 向心力是产生向心加速度的原因 由牛顿第二定律Fn man知 向心力与向心加速度的方向 大小有瞬时对应关系 2 方向 向心力始终与线速度垂直 是变力 它只改变线速度的方向 不改变其大小 3 大小 4 来源 它可以是重力 弹力 摩擦
5、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 探究一 对向心力的理解 典例1 如图所示 一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动 在圆盘上放一小木块A 它随圆盘一起运动 做匀速圆周运动 则关于木块A的受力 下列说法中正确的是 A 木块A受重力 支持力和向心力B 木块A受重力 支持力和静摩擦力 摩擦力的方向与木块运动方向相反C 木块A受重力 支持力和静摩擦力 摩擦力的方向指向圆心D 木块A受重力 支持力和静摩擦力 摩擦力的方向与木块运动方向相同 解析由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度 所以 它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡 而木块在水平面内做匀速圆周运动 其
6、所需向心力由静摩擦力提供 且静摩擦力的方向指向圆心O 答案C 借题发挥 1 向心力是按照力的作用效果命名的力 任何一个力或几个力的合力或某个力的分力 只要它能使物体产生向心加速度 它就提供物体所需的向心力 2 若物体做匀速圆周运动 其向心力必然是物体所受的合力 始终沿着半径方向指向圆心 并且大小恒定 3 若物体做非匀速圆周运动 其向心力为物体所受的合力在沿半径方向上的分力 而合力在切线方向上的分力用于改变线速度的大小 跟踪1 关于向心力的说法中正确的是 A 物体由于做圆周运动还受到一个向心力B 向心力可以是任何性质的力C 做匀速圆周运动的物体其向心力是恒力D 做圆周运动的物体所受各力的合力一定
7、提供向心力 解析力是改变物体运动状态的原因 因为有向心力物体才做圆周运动 而不是因为做圆周运动才产生向心力 也不能说物体还受一个向心力 故A错 向心力是效果力 可以是任何一种性质的力 故B对 物体做匀速圆周运动的向心力方向永远指向圆心 其大小不变 方向时刻改变 故C错 只有匀速圆周运动中 合外力提供向心力 而非匀速圆周运动中向心力并非物体所受的合外力 而是合外力指向圆心的分力提供向心力 故D错 答案B 典例2 一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的 圆锥固定 有质量相同的两个小球A和B贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动 如图所示 A的运动半径较大 则 A A球的角速度必小于B球的角速度B A球的
8、线速度必小于B球的线速度C A球运动的周期必大于B球运动的周期D A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力 探究二 匀速圆周运动向心力的分析与计算 由于A球运动的半径大于B球运动的半径 由 式可知A球的角速度必小于B球的角速度 由 式可知A球的线速度必大于B球的线速度 由 式可知A球的运动周期必大于B球的运动周期 由 式可知A球对筒壁的压力一定等于B球对筒壁的压力 所以选项A C正确 答案AC 借题发挥解决匀速圆周运动问题的方法步骤 1 确定做圆周运动的物体为研究对象 2 确定圆周运动的轨道平面 圆心位置和半径 3 对研究对象进行受力分析 画出受力示意图 4 运用平行四边形定则或正交分解法求出外
9、界提供的向心力F 跟踪2 质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中 杆的另一端套有一个质量为m的小球 今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动 且角速度为 如图所示 则杆的上端受到球对其作用力的大小为 答案C 几种常见的匀速圆周运动的实例模型 典例 有一种叫 飞椅 的游乐项目 示意图如图所示 长为L的钢绳一端系着座椅 另一端固定在半径为r的水平转盘边缘 转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动 当转盘以角速度 匀速转动时 钢绳与转动轴在同一竖直平面内 与竖直方向的夹角为 不计钢绳的重力 求转盘转动的角速度 与夹角 的关系 解析对座椅受力分析 如图所示 转盘转动的角速度为 时 钢绳与竖直方向的夹角为 则座椅到转轴的距离即座椅做圆周运动的半径为R r Lsin 设钢绳的拉力为FT 对座椅进行受力分析 则竖直方向有FTcos mg水平方向有FTsin mR 2 审题技巧
