魯科版必修2 4.2 向心力與向心加速度 課件（39張） (2).ppt

4 2向心力與向心加速度 復(fù)習(xí)提問(wèn) 什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng) 勻速 的含義是什么 那么物體所受的外力有何特點(diǎn) 加速度又怎樣呢 勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng) 變速曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 一定受到外力 一定存在加速度 這些物體為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng) 學(xué)生小實(shí)驗(yàn) 步驟一 拉住繩子一端 使小球在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 觀察與思考 1 小球?yàn)楹巫鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng) 2 小球受到哪些力作用 合外力是哪個(gè)力 這個(gè)力的方向有什么特點(diǎn) 這個(gè)力起什么作用 3 一旦線斷或松手 結(jié)果如何 o g fn f 小球受力分析 o fn與g相抵消 所以合力為f o f f f v v v o 小球受力分析 結(jié)論 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小球 合外力指向圓心 與速度v垂直 衛(wèi)星繞地球運(yùn)行 v f f f v v 結(jié)論 做勻速圓運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星 合外力方向指向圓心 地心 與速度v垂直 1 定義 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓心的合外力 叫向心力 2 特點(diǎn) 方向始終與v垂直 指向圓心 是變力 一 向心力 方向時(shí)刻發(fā)生變化 注意 例 1 向心力通常由重力 彈力 摩擦力中的某一個(gè)力 或者是某個(gè)力的分力 或幾個(gè)力的合力所提供 2 向心力是根據(jù)力的作用效果來(lái)命名的 受力分析時(shí)不要把向心力當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的力 為什么 3 作用效果 因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)方向上所受的合外力為0 這個(gè)方向上的加速度也為0 所以速度大小不變 只改變速度方向 只改變v的方向 不改變v的大小 這些物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 向心力分別由什么力提供 物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)靜止 隨盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 衛(wèi)星繞地球運(yùn)行 f f f 圓錐擺 ft r 圓錐擺 r 玻璃球沿碗壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 4 向心力大小 1 體驗(yàn)向心力的大小 猜想 向心力大小可能與 有關(guān) 質(zhì)量 半徑 角速度 a 拉住繩的一端 讓大橡皮塞盡量做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 保持轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑不變 改變轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 體會(huì)繩的拉力與轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的關(guān)系 b 改變轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑 保持轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢不變 體會(huì)繩的拉力與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的關(guān)系 c 用同樣的半徑和同樣的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢讓小橡皮塞與大橡皮塞做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 體會(huì)繩的拉力與質(zhì)量的關(guān)系 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄 變速塔輪 變速塔輪 長(zhǎng)槽 短槽 橫臂擋板 彈簧測(cè)力套筒 標(biāo)尺 向心力演示器構(gòu)造 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 4 向心力大小 1 體驗(yàn)向心力的大小 猜想 向心力大小可能與 有關(guān) 質(zhì)量 半徑 角速度 2 演示實(shí)驗(yàn) 用向心力演示器演示 方法 控制變量法 f與m r 1 f與m的關(guān)系 保持r 一定 保持m 一定 2 f與 的關(guān)系 保持m r一定 3 f與r的關(guān)系 m大 f也大 大 f也大 r大 f也大 結(jié)論 向心力的大小f與物體質(zhì)量m 圓周半徑r和角速度 都有關(guān)系 根據(jù)推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式 1 向心加速度由誰(shuí)產(chǎn)生 方向如何 3 怎樣推導(dǎo)向心加速度的公式 2 加速度是描述速度變化快慢的物理量 那么向心加速度是描述什么的物理量 閱讀后思考 向心加速度是描述速度方向變化快慢的物理量 向心加速度由向心力產(chǎn)生 據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到 這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同 方向始終與v垂直 指向圓心 向心力公式 f向 f合 mr 2 推導(dǎo) 向心加速度的大小與方向 根據(jù)牛頓第二定律 f合 ma 或 a與r究竟是成正比呢 還是成反比 想一想 三 向心加速度 3 向心加速度的方向 4 定義 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 加速度方向指向圓心 這個(gè)加速度叫做向心加速度 5 公式 6 意義 描述速度方向改變的快慢 變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 f 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 變速圓周運(yùn)動(dòng) 合外力全部提供向心力 合外力部分提供向心力 1 由于地球的自轉(zhuǎn) 地球表面上各點(diǎn)均做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 所以a 地球表面各處具有相同大小的線速度b 地球表面各處具有相同大小的角速度c 地球表面各處具有相同大小的向心加速度d 地球表面各處的向心加速度方向都指向地球球心 答案 b 2 如圖所示 長(zhǎng)為l的懸線固定在o點(diǎn) 在o點(diǎn)正下方處有一釘子c 把懸線另一端的小球m拉到跟懸點(diǎn)在同一水平面上無(wú)初速度釋放 小球到懸點(diǎn)正下方時(shí)懸線碰到釘子 則小球的a 線速度突然增大b 角速度突然增大c 向心加速度突然增大d 懸線拉力突然增大 答案 bcd 3 如圖所示 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(kāi)始釋放 測(cè)得重物以加速度a 2m s2做勻加速運(yùn)動(dòng) 在重物由靜止下落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 答案 100200 4 如圖所示 一質(zhì)量為m的砂袋用長(zhǎng)為l的繩子拴住懸掛在o點(diǎn) 被拳擊運(yùn)動(dòng)員水平擊中后 蕩起的最大高度是h 求砂袋剛被擊中后的瞬間 砂袋的向心加速度是多大 答案 2gh l 5 圖為甲 乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度隨半徑變化的圖象 其中甲的圖線為雙曲線 由圖象可知 甲球運(yùn)動(dòng)時(shí) 線速度大小 填 變化 或 不變 下同 角速度 乙球運(yùn)動(dòng)時(shí) 線速度大小 角速度 答案 不變變化變化不變 6 圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置 右輪的半徑為r a是它邊緣上的一點(diǎn) 左側(cè)是一輪軸 大輪的半徑為4r 小輪的半徑為2r b點(diǎn)在小輪上 距小輪中心的距離為r c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上 若在傳動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑 則 a a點(diǎn)與b點(diǎn)的線速度大小相等b a點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等c a點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等d a點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度相等 答案 cd 7 小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)l 與豎直方向成 角 求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度 小球受力 豎直向下的重力g 沿繩方向的拉力t 小球的向心力 由t和g的合力提供 解 l 小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑 由牛頓第二定律 即 小結(jié) 作業(yè) 練習(xí) 8 上海在北緯31 求上海所在處物體繞地軸做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度是多大 設(shè)地球半徑r 6400km cos31 0 86 a o r r 分析 首先應(yīng)明確物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 再確定圓周軌跡 圓心及半徑 解 物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度 2 t o 圓周半徑r r cos31 a r 2 r cos31 2 t 2 代入數(shù)據(jù)可得a 2 9 10 2m s2 小結(jié) 作業(yè) 課堂小結(jié) 一 向心力 大小 方向 沿半徑指向圓心 是變力 特點(diǎn) f v 方向不斷變化 來(lái)源 重力 彈力 摩擦力或幾個(gè)力的合力 f mr 2 作業(yè) 二 向心加速度 大小 a r 2或a 方向 沿半徑指向圓心 方向不斷變化 是變加速運(yùn)動(dòng) 物理意義 表示速度方向變化快慢的物理量 例題 三 鞏固訓(xùn)