5.4向心力 向心加速度 课件-2024-2025学年高一下学期物理沪科版（2019）必修第二册

5.4 向心力 向心加速度 思考：甩动链球做匀速圆周运动需要力吗？ (1)小球受到几个力的作用? 小球受到重力、桌面的支持力和绳子的拉力。 重力和支持力相互抵消，合力为绳子的拉力，沿着绳子指向圆心。合力方向与速度方向垂直。 G FN T 自主活动：轻绳栓一小球,在光滑桌面上做匀速圆周运动 (2)这几个力的合力沿什么方向? 与速度方向有什么关系？ (3)松手后，小球还能继续做圆周运动吗？ 当手松开后，小球不再受拉力作用，脱离圆周，沿切线方向飞出做匀速直线运动。 一.物体做匀速圆周运动的条件 V 在俯视视角下，分析链球当前的运动方向和受力情况 v F 一.物体做匀速圆周运动的条件 1、定义：物体做匀速圆周运动的条件是受到与物体的速度方向垂直、指向圆心且大小不变的合力作用，这个力叫做向心力。 2、方向特点： 总是与线速度方向垂直，指向圆心，方向不断变化。 3、效果： 只改变物体线速度的方向，不改变线速度的大小。 思考：向心力是恒力吗？ 二.向心力来源 FN mg Ff 转 盘 静摩擦力Ff （合力）提供向心力 二.向心力来源 G Ff FN ω 物体随圆桶一起匀速转动 支持力FN（合力）提供向心力 Fn G F O' ω O θ l m mg F合 FT 重力G、拉力F 合力提供向心力 圆锥摆 绕平面中心做匀速圆周运动 二.向心力来源 8 θ ω θ m O r mg FN F合 x 在光滑漏斗的水平面内做匀速圆周运动 重力G、支持力FN 合力提供向心力 O' O θ ω m mg FN F合 沿碗内壁在水平面内做匀速圆周运动 二.向心力来源 9 O mg FN 当人经过最高点时 二.向心力来源 重力G、支持力FN 合力提供向心力 （3）向心力不是物体真实受到的某个力，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。 （1）向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。做匀速圆周运动时，合力提供向心力。 （2)向心力是根据作用效果命名的，是效果力，不是一种新的性质力。 二.向心力来源 11 例1、（多选）关于向心力的说法中正确的是（ ） A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小 C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力 D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力 BC 三.向心力大小表达式 物体做圆周运动需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。 1. 定义：做匀速圆周运动的物体加速度总是指向圆心，与线速度的方向垂直，称为向心加速度。 3. 物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量。 2. 方向判断 （1）总是指向圆心，与速度方向垂直 （2）时刻改变 匀速圆周运动是变加速运动 v v v O Fn Fn Fn an an an 四.向心加速度 匀速圆周运动的向心加速度大小保持不变。 五.变速圆周运动的加速度 切向加速度aτ：只改变线速度的大小 向心加速度an：只改变线速度的方向 匀速圆周运动中，切向加速度为零，只有向心加速度，即：a=an，其加速度和合外力总是指向圆心。 如图 5-38 所示，质量 m = 3 kg 的物体放在水平的转盘上，在半径 r = 2 m 的圆周上以 v = 4 m/s 的速度随转盘做匀速圆周运动。求： （1）物体的向心加速度大小； （2）物体受到的静摩擦力。 例2. 如图，半径为 r 的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为 μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？ G Ff FN 解：对小橡皮受力分析： Ff = μFN=mg （最大静摩擦力等于滑动摩擦力） F合=FN =mg/μ F向= mrω2 由F合=F向得： mg/μ= mrω2 例3： 长为L的细线，拴一质量为m的小球，细线上端固定，让小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，求细线与竖直方向成 θ 角时：(重力加速度为g) （1）细线中的拉力大小； （2）小球运动的线速度的大小. 圆锥摆 解：对小球受力分析： O θ O' FT mg F合 L 1.明确研究对象 2.运动分析——确定轨道面、圆心、半径 3.受力分析——明确向心力的来源 4.利用牛顿第二定律列方程 解题步骤 匀速圆周运动处理方法 Lavf58.29.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$