5.6向心力-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（人教版必修2）

§5.6 向心力 1.向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速度． 2.向心加速度的方向：指向圆心，时刻变化． 3.向心加速度大小： 知识回顾 an 哪来的？即an 是如何产生的？ 根据牛顿第二定律可知物体一定受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。 2 根据牛顿第二定律可得加速度a的方向始终与合外力F的方向相同，并能求出加速度大小． 1、定义：做圆周运动的物体，会受到指向圆心的力，这个力叫做向心力。 2、方向：方向沿半径指向圆心（方向时刻变化），始终与线速度垂直（只改变线速度的方向不改变速度大小） 向心力 3、大小： 向心力是变力 （1）体验向心力的大小 猜想：向心力大小可能与 ___________________________ 有关 物体质量、 轨道半径、 运动快慢 （2）演示实验：用向心力演示器演示 方法:控制变量法 实验验证向心力的大小 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 r θ O G F合 F 结论:向心力由拉力F和重力G的合力提供 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 r O' O θ l h FT G F合 3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？ F合＝mg tanθ 小球所需向心力 Fn=m r 4π2 T2 m？r？v？θ？ r、转n圈数所用时间t、l 学科网 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 O 小球受力分析： 轻绳栓一小球，在光滑水平面做匀速圆周运动。小球向心力的来源？ O G FN F 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F的合力提供。 匀速圆周运动实例分析(1) F向= F合= F 向心力来源 物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动 F向= F合= f 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f ω O G FN f 小球向心力的来源? 匀速圆周运动实例分析（2） G f FN ω 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（3） 学科网 F向= F合= FN θ O' O R ω θ ω θ m m O r mg FN F合 mg FN F合 F合＝mg tanθ 竖直方向:FN cosθ＝mg 水平方向:F合=mω2r 竖直方向：FN cosθ＝mg 水平方向：F合=mω2 R sinθ 沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球 匀速圆周运动实例分析（4） 总结： ⑴向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。 ⑵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。受力分析时绝对不能出现向心力。 学科网 变速圆周运动和一般曲线运动 ⑴ 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？ ⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动？ 变速圆周运动 做变速圆周运动的物体所受的力 O O Fn Ft F合 v Fn Ft v F合 速度增大的圆周运动 速度减小的圆周运动 匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？ 当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。 切向力Ft ：垂直半径方向的分力 向心力Fn ：沿着半径（或指向圆心）的分力 产生切向加速度，改变速度的大小 产生向心加速度，改变速度的方向 匀速圆周运动 G N F 变速圆周运动 合力全部 提供向心力 合力部分提供向心力 O Fn Ft F合 v 一般曲线运动 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般曲线运动。 r1 r2 一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样，如何研究？ 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧。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。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 处理一般曲线运动的方法： r1 r2 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的轨道半径。 在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进行处理了。 3、向心力的大小 2、