向心力課件-;

1、2021/8/141向心加速度向心加速度 1. .向心加速度：作圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有的總向心加速度：作圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有的總是是沿半徑沿半徑指向圓心的加速度叫做向心加速指向圓心的加速度叫做向心加速度度2.向心加速度的方向：指向圓心，方向時(shí)刻向心加速度的方向：指向圓心，方向時(shí)刻變化變化 3. .向心加速度大小：向心加速度大?。?2ra rva2或或知識(shí)回顧知識(shí)回顧物體產(chǎn)生這個(gè)的加速物體產(chǎn)生這個(gè)的加速度需要什么呢？度需要什么呢？2021/8/142向心力向心力向心加速度的來(lái)源向心加速度的來(lái)源第六節(jié)第六節(jié) 向心力向心力2021/8/143輕繩栓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 繩繩拉拉小小球球20

2、21/8/144OGNF小球受力分析：小球受力分析： ON與G相平衡，所以合力為FOFFFVVVO結(jié)論：結(jié)論：物體做勻速圓物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力周運(yùn)動(dòng)，合外力指向圓指向圓心心，且且與與_垂直垂直速度速度V2021/8/145小球受到哪些力的小球受到哪些力的作用？作用？向心力由什么力提向心力由什么力提供？供？rOGF合F結(jié)論結(jié)論: :向心力由拉力向心力由拉力F和重力和重力G的的合力提供合力提供問(wèn)題問(wèn)題2：思考：思考：2021/8/146圖圖2向心力來(lái)源分析：下列物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力來(lái)源分析：下列物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力分別由什么力提供？時(shí)，向心力分別由什么力提供？ 、人造地球衛(wèi)星繞地

3、球運(yùn)動(dòng)時(shí)；、人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)；萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力小球在光滑的水平桌面上運(yùn)動(dòng)；小球在光滑的水平桌面上運(yùn)動(dòng)；(如圖如圖1)小球在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；小球在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；(如圖如圖2)圖圖1細(xì)繩的拉力細(xì)繩的拉力小球重力和繩拉力的合力小球重力和繩拉力的合力2021/8/147玻璃球沿碗玻璃球沿碗(透明透明)的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；(如圖如圖3)(不計(jì)摩擦不計(jì)摩擦)使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻速使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)。(如圖如圖4)圖圖3圖圖4小球重力和內(nèi)壁支持力的合力小球重力和內(nèi)壁支持

4、力的合力臺(tái)面的靜摩擦力臺(tái)面的靜摩擦力2021/8/148熟悉這個(gè)力熟悉這個(gè)力1、由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律、由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律 F合合 = M a 可知該力的方向可知該力的方向：與加速度方向一致與加速度方向一致向心力向心力2、方向：總是指向圓心（變力）、方向：總是指向圓心（變力） ，與速度方向垂直，與速度方向垂直3、向心力是按照效果命名的力：物體所受的合、向心力是按照效果命名的力：物體所受的合 外力提供了物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力外力提供了物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力（可以由重力、彈力、摩擦力等提供）。（可以由重力、彈力、摩擦力等提供）。向心力的大小與向心力的大小與哪些因素有關(guān)？哪些因素有關(guān)？2

5、021/8/149根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律：根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律： F合合 = M a同樣有：同樣有：2mrF rvmF2或2021/8/14102mrF rvmF2或向心力大小與多個(gè)變量有關(guān)因此在向心力大小與多個(gè)變量有關(guān)因此在分析問(wèn)題時(shí)，一定要利用控制變量的方法分析問(wèn)題時(shí)，一定要利用控制變量的方法來(lái)處理即在設(shè)定其他量不變的條件下，來(lái)處理即在設(shè)定其他量不變的條件下，來(lái)分析所需向心力與某一變量的關(guān)系來(lái)分析所需向心力與某一變量的關(guān)系 向心力向心力2021/8/1411運(yùn)動(dòng)員手中的鏈球是在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？運(yùn)動(dòng)員手中的鏈球是在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？ 思考思考：難道向心難道向心力可以改變力可以改變速度的大??？速度

6、的大??？怎么樣使做怎么樣使做圓周運(yùn)動(dòng)的圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度變物體速度變大、變小、大、變小、不變？不變？ 2021/8/1412FFtFn如何分解如何分解F？思考討論：思考討論：Ft與線速度同向，與線速度同向，對(duì)物體線速度起對(duì)物體線速度起什么作用？什么作用？Fn指向圓心，對(duì)指向圓心，對(duì)物體線速度起什物體線速度起什么作用？么作用？F與速度與速度V是銳角，速率增大；是銳角，速率增大；那如果那如果F與速度與速度V是鈍角，速率是鈍角，速率如何變化？如何變化？2021/8/1413思考：思考： 運(yùn)動(dòng)軌跡既不是一條直線也不是圓周，可以稱運(yùn)動(dòng)軌跡既不是一條直線也不是圓周，可以稱作一般曲線運(yùn)動(dòng)。該如何研究？作一般

7、曲線運(yùn)動(dòng)。該如何研究？rR2021/8/1414勻速圓周運(yùn)動(dòng)OFFnFtvGGN NF F變速圓周運(yùn)動(dòng)合外力全部提供向心力合外力部分提供向心力2021/8/1415向心力向心力: : 1. 1. 定義定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的的指向圓心指向圓心的合外力合外力，叫向心力向心力。 2.2.方向：始終與始終與V V垂直垂直，指向圓心圓心。3.3.作用效果作用效果：只改變：只改變V V的方向的方向, ,不改變不改變V V的大小的大小。4.4. 大小大?。?5.5. 來(lái)源來(lái)源： 受力分析時(shí)受力分析時(shí), 不能多出一個(gè)向心力。不能多出一個(gè)向心力。 是一種是一種效果力效果力，

8、它可以是某一個(gè)力，它可以是某一個(gè)力（重力、彈力、摩擦力）或幾個(gè)力的（重力、彈力、摩擦力）或幾個(gè)力的合力合力，也可以是某個(gè)力的也可以是某個(gè)力的分力分力。時(shí)刻變化時(shí)刻變化2mrF rvmF2或2021/8/1416例例1 1：如圖，質(zhì)量為：如圖，質(zhì)量為m m的小物體在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的小物體在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)以周期隨轉(zhuǎn)臺(tái)以周期T T作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體到轉(zhuǎn)軸作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體到轉(zhuǎn)軸的距離為的距離為d d、物體與轉(zhuǎn)臺(tái)摩擦因素為、物體與轉(zhuǎn)臺(tái)摩擦因素為，求：，求：1 1）物體所需要的向心力？）物體所需要的向心力？2 2）物體所受到的轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)它的支持力？摩擦力）物體所受到的轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)它的支持力？摩擦力3 3）為使物

9、體保持距離）為使物體保持距離d d隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)滿足什么條件？的角速度應(yīng)滿足什么條件？2021/8/1417拓展：如圖所示、有一質(zhì)量為拓展：如圖所示、有一質(zhì)量為m m的小球在光滑的半的小球在光滑的半球碗內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平在水平面內(nèi)，已知小球碗內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平在水平面內(nèi)，已知小球與半球形碗的球心的連線跟豎直方向的夾角為球與半球形碗的球心的連線跟豎直方向的夾角為，半球形碗的半徑為，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度半球形碗的半徑為，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度及碗壁對(duì)小球的彈力。及碗壁對(duì)小球的彈力。NmgF合合2021/8/1418練習(xí)題練習(xí)題1:

10、質(zhì)量為質(zhì)量為m小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)L，與，與豎直方向成豎直方向成角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度.OOmgTF小球受力：小球受力：解：解：LFFmgtg向心小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑sinRL由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：2FmamR2sinmgtgmL即：即：cosgLR2021/8/14192、如圖所示，將一單擺拉到擺線呈水平位、如圖所示，將一單擺拉到擺線呈水平位置后由靜止釋放，在置后由靜止釋放，在P點(diǎn)有釘子阻止點(diǎn)有釘子阻止OP部分部分的細(xì)線移動(dòng)，當(dāng)單擺運(yùn)動(dòng)到此位置受阻時(shí)的細(xì)線移動(dòng)，當(dāng)單擺運(yùn)動(dòng)到此位置受阻時(shí)A擺球的線速度突然增大擺球的線速度突然增大 B擺球的角速度突然增大擺球的角速度突然增大C擺球的向心加速度突然增大擺球的向心加速度突然增大 D擺線的張力突然增大擺線的張力突然增大BCD2021/8/14203 3、如圖，半徑為、如圖，半徑為r r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)