6.4生活中的圆周运动 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

高一物理-冬季预科 第六讲 圆周运动（二） 1 向 心 加 速 度 向 心 力 匀速圆周运动实例 目 录 匀速圆周运动的实质是什么? 那么做匀速圆周运动的物体所受的合力有何特点？加速度又怎样呢？ 匀速圆周运动是变速曲线运动 变速曲线运动 运动状态改变 一定受到外力 一定存在加速度 向心加速度 1 4 4 1.地球受到什么力的作用? 2.这个力可能沿什么方向? 由地球指向太阳的引力作用 向心加速度 1 V V V 结论：做匀速圆运动的卫星，速度方向在时刻变化。 向心加速度 1 向心加速度 1 匀速圆周运动由于运动方向在不断变化，所以是变速运动，因此就会有加速度。 注意： ①向心力产生向心加速度只是描述线速度方向变化的快慢。 ②向心加速度的方向总是指向圆心，但时刻在变化，是一个变加速度。 向心加速度 1 1. 匀速圆周运动的向心加速度： 2. 请用ω 和 r 来表示向心加速度： 3. 请用 v 和ω 来表示向心加速度： 4. 请用 T 和 r 来表示向心加速度： 5. 请用 n ( f )和 r 来表示向心加速度： 向心加速度 1 向心加速度 1 小球受哪些力？ 拉力的方向是怎样的？ 松手后，物体还能维持圆周运动吗？ 使物体做匀速圆周运动的条件是什么？ 想一想 轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。 看一看 向 心 力 2 O G FN F 小球受力分析： FN与G相抵消，拉力F（合力）使小球做匀速圆周运动 向 心 力 2 12 卫星绕地球运行 V F F F V V 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 问题：什么力使卫星做圆周运动？ 向 心 力 2 13 圆锥摆 G F F合 r 小球受到哪些力的作用？ θ O 拉力F和重力G的合力使物体在水平面内做匀速圆周运动。且指向圆心。 合外力有何特点？ 想一想 向 心 力 2 O F F F V V V O V F F F V V G F F合 r θ O 物体做匀速圆周运动的条件： 总结：做匀速圆周运动的物体一定受到指向圆心的合外力 ——向心力 向 心 力 2 1、概念：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，我们把这个力叫做向心力； 2、方向：与速度方向垂直，始终指向圆心（方向不断变化）； O F F F V V V O 向 心 力 2 一、向心力 3、向心力大小： 向心加速度 向心力 牛顿第二定律 向 心 力 2 为什么？ 4、作用效果: O F F F V V V 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 向 心 力 2 向 心 力 2 二、向心力来源 V F F F V V 向心力力来源于地球引力 F合 重力和拉力的合力充当向心力 ω O 静摩擦力充当向心力 向心力来源于绳的拉力 O' O R θ ω m mg N F合 F合＝mg tanθ 沿光滑漏斗或碗内壁 做圆周运动的小球 G f N 物块紧帖在圆筒内壁上，随着圆筒绕竖直中心轴转动， 向 心 力 2 二、向心力来源 向 心 力 2 向心力来源的确定 （1）确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置。 （2）分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。 总结： 向心力是根据力的作用效果命名的，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。 向 心 力 2 三．解决圆周运动问题的主要步骤 （1）审清题意，确定研究对象； （2）分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等； （3）分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源； （4）据牛顿运动定律及向心力公式列方程； （5）求解、讨论。 向 心 力 2 例1．下列关于向心力的说法中正确的是（ ） A．物体受到向心力的作用才可能做圆周运动 B．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出 C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力 D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢 向 心 力 2 例2．内壁光滑的半球形容器，可绕过球心O的竖直转轴O1O2转动，在容器中放一个小物体p（可视为质点）。当容器以某一角速度ω旋转时，物体P在图中所示位置恰能保持相对静止，已知球的半径为R，求角速度ω。 生活中的圆周问题 匀速圆周运动实例分析 3 火车车轮的构造 火车车轮有突出的轮缘 匀速圆周运动实例分析 3 1.火车转弯问题： FN F G 铁路的弯道 (1)内外轨道一样高时转弯 外轨