2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

第二章 匀速圆周运动 第 二 节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度 第二章 匀速圆周运动 小球受哪些力？合外力有何特点？ 轻绳栓一小球在光滑水平面做匀速圆周运动。 第二章 匀速圆周运动 G FN F 小球受力分析： O FN与G相抵消，所以合力为F 合力 第二章 匀速圆周运动 O F F F v v v O 小球受力分析： 结论：做匀速圆运动的小球，合外力指向圆心， 与速度v垂直 第二章 匀速圆周运动 2、方向： 3、来源： 向心力不是一个新的性质的力，它根据效果命名，可能是重力或弹力或摩擦力，可能是一个力提供，或者是某个力的分力，还可能是它们的合力. 沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向 1、定义： 做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向心力. 方向时刻发生变化，是变力. 4、作用效果: 只改变v的方向,不改变v的大小 一、向心力 第二章 匀速圆周运动 向心力的大小跟哪些因素有关？ 验证： 猜想： 可能与m 、r、ω、v有关 控制变量法 实验探究 二、向心力的大小 第二章 匀速圆周运动 向心力的大小跟哪些因素有关？ 第二章 匀速圆周运动 7 【实验现象】 ⑴角速度ω相同，半径r相同，质量m越大，向心力越大； ⑵角速度ω相同，质量m相同，半径r越大，向心力越大； ⑶质量m相同，半径r相同，角速度ω越大，向心力越大； 【精确实验和理论证明】 Fn= mrω2 = mv2/r = 4π2mr/T2 = 4π2mrf2 圆周运动所需的向心力的大小： 说明：公式也适用于非匀速圆周运动，F与v、ω瞬时对应 第二章 匀速圆周运动 三、向心加速度的大小 1．方向：总是指向圆心，时刻变化，是一个变加速度 3．意义： 2．大小： 描述匀速圆周运动线速度变化快慢的物理量 描述匀速圆周运动线速度方向变化快慢的物理量 匀速圆周运动是加速度方向不断改变的变加速运动 第二章 匀速圆周运动 应该说角速度的大小相同时，向心加速度的大小跟半径成正比；线速度的大小相同时，向心加速度的大小跟半径成反比。 从 看，a跟r成正比，从 看，a跟r成反比。 向心加速度的大小跟半径到底成正比还是成反比？ 第二章 匀速圆周运动 10 mg FN f 摩擦力f提供了向心力 实例分析1 mg 四、实例分析 第二章 匀速圆周运动 mg f FN FN提供向心力 实例分析2 第二章 匀速圆周运动 实例分析3 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 第二章 匀速圆周运动 画出下列物体所受的向心力 F拉 G F拉 G N f G N N G G N F向= F拉 F向 F向= f G N F向 F向 F向 第二章 匀速圆周运动 $$