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

第二节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度 思考，摩托车为什么不掉下来？ 模拟小球做圆周运动时，你牵绳的手有什么感觉？ 增大或减小物体的线速度，手的有什么感觉？ 如果松手，将会发生什么现象？ 2 .小球受到哪些力作用？合外力是哪个力？ 活动二·感受向心力 （1）拉力的方向是怎样的？ （2）做匀速圆周运动的物体，是否都受到指向圆心的作用力？ O G FN F O 1）在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体 常见向心力来源分析 G FN Ff F向＝FN 2)木块相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动 F向=F合=Ff 木块做圆周运动所需向心力：由圆盘对木块的静摩擦力Ff提供 ω O G FN Ff 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 物体随盘做匀速圆周运动 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 竖直方向：FN cosθ＝mg 4）沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球 二、向心力 1、定义：做圆周运动的物体所受到的指向圆心方向的合力 2、特点: （1）向心力方向总是指向圆心,时刻在变化，是一个变力 (2)作用效果: 只改变v的方向，不改变v的大小 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。 人车所受外力G与静摩擦力f平衡。车轮对墙壁的作用力为N，墙壁的反作用力N′就是人车所需向心力。 飞车走壁 1、向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。 2、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的合力提供了向心力。 向心力注意事项 分析向心力来源的思路 1、明确研究对象 2、确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置 3、进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力。 探究向心力大小与m、ω、r 之间的关系 向心力演示仪 探究向心力大小与m、ω、r 之间的关系 实验方法： 控制变量法 ①F 与 m 的关系 保持 r、ω 一定 ②F 与 ω 的关系 保持 m、r 一定 ③F 与 r 的关系 保持 m、ω 一定 G FN F´ F 精确实验表明： 式中力的单位用N，质量的单位用kg，长度的单位用m，角速度的单位用rad/s. 将 代入 式中线速度的单位用m/s. 做匀圆周运动的物体所受的向心力的大小跟物体质量m，圆周半径r和运动的角速度ω都有关系： 4、向心力的大小： m－质量 v－线速度 r－半径 ω－角速度 （公式也适用于非匀速圆周运动，F与v、ω瞬时对应） 二、向心加速度 3、方向：总是沿着半径指向圆心（方向不断改变） 4、大小： 1、定义：向心力产生的加速度 2、物理意义：描述线速度方向变化的快慢 （公式也适用于非匀速圆周运动，a与v、ω瞬时对应） 9.如图所示，O1为皮带传动的主动轮的轴心，轮半径为r1．O2为从动轮的轴心，轮半径为r2．r3为固定在从动轮上的小轮半径.已知r2=2rI，r3=1.5rl，A、B、C分别是3个轮边缘上的点，则质点A、B、C的向心加速度之比是(皮带不打滑) （ ） A.1：2：3 C.8：4：3 B．2：4：3 D．3：6：2   B C D 7、质量为m的球用长为L的细绳悬于天花板的O点，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直线成θ角，则以下正确的是( ) 处理质点做圆周运动问题的思路： （1）对研究对象进行受力分析 （2）找向心力 （3）列牛顿第二定律方程 三、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？ 做变速圆周运动的物体所受的力 Ft ： 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn ：向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. 结论：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动，匀速圆周运动切向加速度为零. 三、物体做匀速圆周运动的条件是什么？ 注意：（向心力的来源） （1）物体做匀速圆周运动时，向心力等于合外力，指向圆心。 （2）物体做变速圆周运动时，速度大小、方向均变化，所以向心力一定不是合外力。 （3）一切做圆周运动的物体，向心力一定指向圆心。 1. 具有不为零的初速度; 2. 受到大小恒定,方向总指向圆心的向心力的作用. 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作为一小段圆弧，而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。在注意到这点区别之后，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对一般曲线运动进行处理了。 r1 r2 处理一般曲线运动的方法： 匀速圆周运动： 变速圆周运动： F向是F合的指向圆心方向的分力Fn 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。 小结 4.如图所示，在光滑的水平桌面上有一光滑小孔O，一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为m =1 kg的小球A，另一端连接质量为M =4 kg的物体B，求： (1)当A球沿半径为R=0.1 m的圆做匀速圆周运动，其角速度为ω= 10 rad/s时，B 对地面的压力为多少？ (2)要使物体B对地面恰好无压力，A球的角速度应为多大？（g取10 m/s2） 1、 小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。 O′ O mg T F 小球受力： 竖直向下的重力G， 沿绳方向的拉力T 小球的向心力： 由T和G的合力提供 解： θ L 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律： 即： R Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.10 $$