第5節(jié)向心力向心加速度.ppt

南昌外國語學(xué)校 物體做圓周運(yùn)動(dòng)一定受到力的作用 勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種曲線運(yùn)動(dòng) 由物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知 物體必定受到一個(gè)與它的速度方向不在同一條直線上的合外力作用 這個(gè)合外力的方向有何特點(diǎn)呢 觀察并思考 小球受力 線的拉力方向有何特點(diǎn) 一旦線斷或松手 結(jié)果如何 一 向心力 1 向心力 要使物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 必須使物體受到與速度方向垂直而指向圓心的力作用 故名向心力 2 向心力的來源 按力的作用效果命名 不是一種新的力 可以由重力 彈力 摩擦力 引力等提供或是其它力的分力 合力 向心力是由哪些力提供的 3 向心力的方向 總是沿半徑指向圓心 方向時(shí)刻在改變 因此向心力是變力 4 向心力的作用效果 只改變速度的方向 不改變速度的大小 5 不是質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生向心力 而是向心力的存在才近使質(zhì)點(diǎn)不斷改變其方向而做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 也就是說 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 任一時(shí)刻都有沿切線方向運(yùn)動(dòng)的趨勢 而向心力的作用正是使質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng) 如果某一時(shí)刻失去向心力 質(zhì)點(diǎn)就從這時(shí)刻起沿切線方向飛走 6 向心力的大小 介紹 向心力演示儀 G FN 小球靜止 手推檔板 介紹 向心力演示儀 G 勻速圓周運(yùn)動(dòng) FN F F 介紹 向心力演示儀 精確的實(shí)驗(yàn)?zāi)鼙砻飨蛐牧Φ拇笮?或 向心力大小與多個(gè)變量有關(guān) 因此在分析問題時(shí) 一定要利用控制變量的方法來處理 即在設(shè)定其他量不變的條件下 來分析所需向心力與某一變量的關(guān)系 二 向心加速度 1 向心加速度 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體 在向心力的作用下 必然要產(chǎn)生一個(gè)加速度 根據(jù)牛頓第二定律 這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同 總是指向圓心 叫做向心加速度 2 物理意義 描述質(zhì)點(diǎn)線速度方向改變快慢的物理量 3 向心加速度的方向 總是沿半徑指向圓心 每時(shí)每刻在不斷地變化 4 向心加速度大小 根據(jù)牛頓第二定律F ma 由向心力 或 可得向心加速度a的大小為 說明 1 a與r成正比還是成反比 要看前提條件 若 相同 a與r成正比 若v相同 a與r成反比 若r相同 a與 2成正比 與v2成正比 a總是與 和v的乘積成正比 2 向心力是產(chǎn)生向心加速度的原因 它不斷地把物體從圓周運(yùn)動(dòng)的切線方向 即物體不受向心力作用時(shí)將會(huì)運(yùn)動(dòng)的方向 上拉回到圓周上來 使物體與圓心的距離保持不變 3 由于向心加速度的方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直 方向時(shí)刻在改變 不論向心加速度的大小是否變化 向心加速度的方向是時(shí)刻改變的 因此 圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速運(yùn)動(dòng) 其向心加速度是瞬時(shí)加速度 4 對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體來說 只要其速度發(fā)生了變化 則這一變化過程就有加速度 當(dāng)然產(chǎn)生加速度的原因是合外力 向心加速度就是由于速度的方向改變而產(chǎn)生的 即向心力只改變速度方向而產(chǎn)生向心加速度 因此說向心加速度的大小決定了做圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度方向變化的快慢 例題1 如圖所示 小物體A與水平圓盤保持相對(duì)靜止 跟著圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 則A的受力情況是 A 受重力 支持力B 受重力 支持力和指向圓心的摩擦力C 重力 支持力 向心力 摩擦力D 以上均不正確 B 2 如右圖所示 將一質(zhì)量為m的擺球用長為L的細(xì)繩吊起 上端固定 使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 細(xì)繩就沿錐面旋轉(zhuǎn) 這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺 則關(guān)于擺球A的受力情況 下列說法中正確的是 A 擺球A受重力 拉力和向心力的作用B 擺球A受拉力和向心力的作用C 擺球A受拉力和重力的作用D 擺球A受重力和向心力的作用 C C 例3 如下圖所示 O1為皮帶傳動(dòng)的主動(dòng)輪的軸心 輪半徑為r1 O2為從動(dòng)輪的軸心 輪半徑為r2 r3為固定在從動(dòng)輪上的小輪半徑 已知r2 2rI r3 1 5rl A B C分別是3個(gè)輪邊緣上的點(diǎn) 則質(zhì)點(diǎn)A B C的向心加速度之比是 皮帶不打滑 A 1 2 3B 2 4 3C 8 4 3D 3 6 2 4 如右圖所示 從A B兩物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心加速度隨半徑變化的關(guān)系圖線中可以看出 A B物體運(yùn)動(dòng)時(shí) 其線速度大小不變B B物體運(yùn)動(dòng)時(shí) 其角速度不變C A物體運(yùn)動(dòng)時(shí) 其角速度不變D A物體運(yùn)動(dòng)時(shí) 其線速度隨R增大而減小 a r B 5 如右圖所示 定滑輪的半徑r 2cm 繞在滑輪上的細(xì)線懸掛著一個(gè)重物 由靜止開始釋放 測得重物以加速度a 2m s 做勻加速運(yùn)動(dòng) 在重物由靜止下落距離為1m的瞬間 滑輪邊緣上的點(diǎn)的角速度 rad s 向心加速度a m s2 6 如右圖所示 在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上 有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng) 當(dāng)圓筒的角速度增大以后 下列說法中正確的是 A 物體所受彈力增大 摩擦力也增大了B 物體所受彈力增大 摩擦力減小了C 物體所受彈力和摩擦力都減小了D 物體所受彈力增大 摩擦力不變 D 7 如右圖所示 半徑為r的圓形轉(zhuǎn)筒 繞其豎直中心軸oo 轉(zhuǎn)動(dòng) 小物體靠圓筒內(nèi)壁上 它與圓筒的摩擦因數(shù)為u 現(xiàn)要使小物體不下落 圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 至少為 C 8 如右圖所示 一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒其軸線垂直于水平面 圓錐筒固定不動(dòng) 有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 則下列說法中正確的是 A A球的線速度必定大于B球的線速度B A球的角速度必定小于B球的角速度C A球的運(yùn)動(dòng)周期必定小于B球的運(yùn)動(dòng)周期D A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫?AB 9 一個(gè)圓盤邊緣系一根細(xì)繩 繩的下端拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小球 圓盤的半徑是