1、专题5.6 向心力 第五章 曲线运动 高一物理课件精选（人教版必修2) 趣味实验 说一说：如何用很轻的小球提起较重的钥匙串？ 想一想：很轻的小球为什么能够提着较重的钥匙串呢？ 回顾 做匀速做匀速圆圆圆圆周运周运动动动动的物体加速度指向的物体加速度指向圆圆圆圆心，心，这这这这个加速度称个加速度称为为为为向心加速度向心加速度 an 方向始终指向圆心 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。 向心力 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。 4、效果：只改变v 的方向，不改变v的大 小。 3、方向
2、：方向始终与v 垂直，指向圆心。 2、符号：Fn 向心力是不是一种 新的性质力？即向 心力是不是与重 力、弹力、摩擦力 一样都是按照某种 性质来命名的力？ 分析 O F引 F合F引 Fn 在匀速圆周运动中，合力充当向心力 O G FN F 竖直方向上FNG， 故F 即为合力 F合FFn 在匀速圆周运动中，合力充当向心力 分析 说明 1、向心力是按照效果命名的力，并不是一种新的性质的力。 F合Fn 2、向心力的来源：物体所受的合外力提供了物体做匀速圆周运动 所需的向心力。（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） 在匀速圆周运动中，合力充当向心力 F
3、n=m v2 r Fn=m r2 F合 man 向心力大小与多 个物理量有关， 在分析向心力与 某一物理量的关 系时，要注意什 么？ 当m、v不变时，Fn与r成反比；当m、 r不变时，Fn与v成正比。 当m、不变时，Fn与r成正比； 当m、r不变时，Fn与成正比。 能否利用实验粗略地验 证向心力的表达式？ F合Fn an = v2 r 向心力的大小 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 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、画有同心圆的白纸、天平、 秒表、直尺 r O O l h FT G F合 3、实验需
4、要测量的数据有哪些？如何测量？ F合mg tan 小球所需 向心力 Fn=m v2 r m？r？v？m、r、转n圈数所用时间t、h 注意事项 r O O l h 1、h 并不等于纸面距悬点的高度 2、小球与纸面不能接触 3、测 t 时不能太久 4、启动小球时应确保小球做的是 匀速圆周运动 实 验 次 数 运动角度求向心力Fn受力角度求合力F合 半径 r/m 转_圈 时间t/s 线速度 v/ms-1 向心力 Fn/N 高度 h/m 正切值 tan 合力F合 / N 1 2 3 4 5 实验数据记录 练一练 小球在水平面内运动 G FT F合 小球在光滑的水平桌面上运动 G FN FT F G F
5、静 使转台匀速转动地球绕太阳运动 F 下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供? 几种常见的圆周运动 飞机在水平面内盘旋 O m O l m 竖直方向：FT cosmg 水平方向：F合=m2l sin 竖直方向：F升 cosmg 水平方向：F合=m2r O r FT mg F合 mg F合 F升 几种常见的圆周运动 O O R m m 竖直方向：FN cosmg 水平方向：F合=m2r O r 竖直方向：FN cosmg 水平方向：F合=m2 R sin mg FN F合 mg FN F合 几种常见的圆周运动 mg FN 物体相对转盘静止， 随盘做匀速圆周运动 r F静 竖直方向：FN
6、mg 水平方向：F合=F静=m2r A B F a 回顾：A、B一起向左加 速，分析A的受力情况。 F静 OF静 v v 谁充当向 心力？ 静摩擦力 指向圆心 几种常见的圆周运动 OO 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充当向心力，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 ：垂直半径方向的合力 向心力Fn ：沿着半径（或指向圆心）的合力 产生切向加速度，改变速度的大小
7、 产生向心加速度，改变速度的方向 分析向心力来源的思路 3、进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力 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 1、明确研究对象 几种常见的圆周运动 3、进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力 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 1、明确研究对象 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。
8、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。 小结 或 (2)表达式： 总是指向圆心 (1)方向： Fnm r2 (3)来源： 不是一种新的力，可以由重力、弹力、摩擦力、引力等提供或是其它力的分 力、合力 二、变速圆周运动和一般的曲线运动 F O F n Ft 改变速度的大小 改变速度的方向 随堂练习 1、用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ） A.在线速度一定情况下，线越长越易断 B.在线速度一定情况下，线越短越易断 C.在角速度一定情况下，线越长越易断 D.在角速度一定情况下，线越短越易断 BC 随堂练习 2.质量为m的球用长为L的细绳悬于天花板
9、的O点，并使之在水平面 内做匀速圆周运动，细线与竖直线成角，则以下正确的是 A.摆球受重力、拉力和向心力的作用 B.摆球只受重力、拉力的作用 C.摆球做匀速圆周运动的向心力为mgtan D.摆球做匀速圆周运动的向心加速度为gtan BCD r O G F合 F 随堂练习 3、质量为m=1kg的物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动的角速度 =2rad/s,如果物体到转盘圆心的距离为R=0.5m,求物体受到的静摩擦力大小. O G FN F静 2NF静 = 例与练 2、一物体在水平面内沿半径 R=20cm的圆形轨道做匀速 圆周运动,线速度v =0.2m/s,则它的 向心加速度为 _m/s2， 角速
10、度为_ rad/s，周期为_s。 0.2 12 例与练 3、关于北京和广州随地球自转的向心加速度，下列说法中正确的是 A、它们的方向都沿半径指向地心 B、它们的方向都平行于赤道平面指向地轴 C、北京的向心加速度比广州的向心加速度大 D、北京的向心加速度比广州的向心加速度小 rRcos 例与练 关于北京和广州随地球自转的向心加速度，下列说法中正确的是 A、它们的方向都沿半径指向地心 B、它们的方向都平行于赤道平面指向地轴 C、北京的向心加速度比广州的向心加速度大 D、北京的向心加速度比广州的向心加速度小 B D O R R O OR R O 例与练 小结 an = v2 r an = r2 1.定义义:匀速圆圆周运动动的加速度 2.意义:描述速度方向变化的快慢 3.大小: 4.方向:始终指向圆心(时刻改变) 匀速圆周运动是变加速运动 向 心 加 速 度 例与练 5、如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心 的距离为r，求图中a、b、c、d 各点的加速度之比。 例与练 5、如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心 的距离为r，求图中a、b、c、d 各点的加速度之比。
