第2节向心力_向心加速度(应用).ppt

回顾几个问题 （4）对向心力的理解： ①向心力是以效果命名的力,向心力可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供，可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供。它不是除重力/弹力/摩擦力外又增加了的另一个力。 ②如果没有向心力，做圆周运动的物体由于惯性将沿圆周的切线方向飞出。 四 公式的使用条件 * * * 1.力的分类（效果命名、性质命名） 2.物体做曲线运动的条件 3.什么叫匀速圆周运动，以及几个相关公式。 活动：感受向心力 1、拉力的方向是怎样的？ 2 、减小旋转的速度，拉力怎样变化？ 3 、角速度不变时,增大旋转半径，拉力怎样变化？ 4、换一个质量较大的铁球进行实验，拉力怎样变化？ 5、松手后物体还能维持圆周运动吗？ 沿着绳的方向 拉力变大 拉力变小 物体沿切线方向飞出，不再做圆周运动 拉力变大 体验手拉绳的力 如图所示，用一根结实的细绳，一端栓一个小物体，如橡皮或软木塞。在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做圆周运动，体验手对做圆周运动的物体的拉力. O 小球在桌面上做匀速圆周运动时的受力分析： O 结论： FN与G相抵消，所以合力为F FN G F 结论：合外力指向圆心，与速度V垂直,只改变速度的方向，不改变速度的大小。 O F F F V V V O 小球在桌面上做匀速圆周运动时的力与运动分析： 一、向心力 ⑴来源：可以由某一个力，或某几个力的合力来提供。 1.物体做匀速圆周运动时，需要一个始终指向圆心的力，这个力称为向心力。 摩擦力 重力、拉力的合力 重力、拉力的合力 万有引力的分力 向心力归纳： ⑵方向：始终指向圆心，是变力。 ⑶作用效果：始终与线速度垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小。 ●向心力的大小 实验探究： 探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。 1、实验仪器——向心力演示器 10 标尺 9 弹簧测力套筒 8 横臂 12 挡板 1 手柄 2 变速塔轮 3 变速塔轮 4 长槽 5 短槽 6 小球 7 小球 11传动皮带 猜想 2、原理分析： 小 球 静 止 G FN 手 推 档 板 G 匀 速 圆 周 运 动 FN F′ F 3、实验方法——控制变量法 （1）F与m的关系 保持r、ω一定 （3）F与r的关系 保持m、ω一定 （2）F与ω的关系 保持r、m一定 结论: F ∝m 结论: F ∝ r 结论: F ∝ ω2 各量均用国际制单位表示，则K=1， F ＝mω2r 同半径 不同半径 同半径 综上所得：F ＝Kmω2r 由v＝ ω r，可得 由 ω ＝ 2π/T可得： F = mr（4π2/T2） 4、实验结论： 向心力的大小 F = mrω2 F = mv2/r ①、当r、ω一定时，向心力与质量成正比 ②、当m、r一定时，角速度越大，向心力越大 ③、当m、ω一定时，运动半径越大，向心力越大 讨论与交流： 为什么在向心力大小的两个表达式中，一个式子中向心力的大小与半径成正比，而另一个式子中向心力的大小与半径成反比？它们相互矛盾吗？ 因为向心力的方向总与物体的速度方向垂直，它只改变速度的 方向，不改变速度的大小。 F a v O 1.定义：由向心力产生的加速度叫向心加速度。 2.公式： 根据牛顿第二定律： 二、向心加速度： 归纳： 向心加速度方向始终指向圆心，时刻在改变，是非匀变速运动。 基本公式 同步练习 1.一个3kg的物体在半径为2m的圆周上以4m/s的速度运动，向心加速度是多大？所需向心力是多大？ 答案： F=24N 2.线的一端系一个重物，手执线的另一端使重物在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，当转速相同是，线长易断，还是线短易断？为什么？如果重物运动时系线被桌上的一个钉子挡住，随后重物以不变的速率在细线的牵引下绕钉子作圆周运动，细线碰钉子时，钉子离重物越远线易断还是越近线易断？为什么？ 匀速圆周运动→F、a大小不变??? 一般圆周运动→F、a变化(某一点)。 BCD 【题1】如图所示，一个球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动,则 (　 　 ) A．a、b两点线速度相同 B．a、b两点角速度相同 C．若θ= 30°，则a、b两点的va∶vb= ∶2 D．若θ= 30°，则a、b两点的aa∶ab= ∶2 【题2】如图所示，物块与转盘之间的最大静摩擦力F=0.4N，物块距圆心的距离r=0.2m，物块质量m=0.02kg。要使物块不被甩出而保持圆周运动，转盘转动的角速度范围是多少？（最大转速是多少？） A. B. C. D. 解析：考查向心力公式．汽车做匀速圆周运动，向心力由重