人教版高中物理必修2《5.6向心力》(24张ppt) (共24张PPT).ppt

5.6向心力 一.知识与技能 1.理解向心力的概念. 2.知道向心力大小与哪些因素有关,理解公式的确切含义,并能用来进行计算. 3.知道在变速圆周运动中,可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度. 二.过程与方法 通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关,并理解公式的含义. 三.情感、态度与价值观 在实验中,培养动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力.体会实验的意义，激发学习物理的兴趣. ★教学重点 明确向心力的意义、作用、公式及其变形. ★教学难点 如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象. 知识回顾 1.做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点?表达式是什么?物理意义是什么? 2.非匀速圆周运动中,加速度的两个分量: 切向加速度改变速度大小 向心加速度改变速度方向 3.公式也适用于非匀速圆周运动求向心an 做匀速圆周运动的物体的受力有什么特点?受到的合力的方向和大小如何? v F v F v F 月球绕地球转动,是地球对月球的引力作用 一.向心力 1.定义:做匀速圆周运动的物体受到了指向圆心的合力,这个合力叫做向心力 ①方向时刻变化,总指向圆心与速度垂直 ②作用效果:只改变线速度的方向不改变速度大小 ③向心力是根据力的作用效果命名的,它可以是某一个力(分力),或者是几个力的合力 受力分析不能有向心力 2.向心力的大小 做匀速圆周运动的物体受到与速度V垂直指向圆心的合外力 (也适用于一般圆周运动求Fn) v一定时,Fn与r成反比;当ω一定时, Fn与r成正比． 3.实验:用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 小球受哪些力的作用? 向心力由什么力提供? 想一想 r θ O G F合 F 结论:向心力由拉力F和重力G的合力提供 (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、画有同心圆的木板、秒表、直尺 r O O θ l h FT G F合 (3)需测量的数据有哪些?如何测? F合＝mg tanθ 小球所需向心力 Fn=m v2 r m、r、转n圈数所用时间t、h 运动半径——刻度尺 (4)测量问题 运动周期——秒表 小球质量——天平 悬点到圆心高度——刻度尺 4.匀速圆周运动实例分析——向心力的来源 (1)轻绳栓一小球,在光滑平面做匀速圆周运动, 向心力来源 向心力由小球受到的支持力FN、重力G、绳拉力的合力提供 F向= F合= F O G FN F G FN Ff (2)物体相对转盘静止,随盘做匀速圆周运动 F向= F合= Ff 由小球受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供.即圆盘对木块的静摩擦力Ff (3)物块随着圆桶一起匀速转动时,物块的受力? 桶对物块的支持力提供向心力 G Ff FN O ω θ O O R ω θ ω θ m m O r mg N F合 mg N F合 F合＝mg tanθ 竖直方向:N cosθ＝mg 水平方向:F合=mω2r 竖直方向:N cosθ＝mg 水平方向:F合=mω2 R sinθ (4)沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球 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. ③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提供了向心力. 总结:物体做匀速圆周运动时由合力提供向心力. 二.变速圆周运动和一般曲线运动 1.阅读课本P24回答以下问题： 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？ ⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动? F O at 改变速度的大小 改变速度的方向 Fn Ft an a起着改变速度大小、方向的作用 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 变速圆周运动 F向是F合的指向圆心方向的分力Fn Fn Ft 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 2.处理一般曲线运动的方法： 做一做:实验体会感受向心力F与m、r、 ω的关系 想一想:研究多个变量之间的关系应用什么方法？ 控制变量法 操作三:又改为手握绳绳结A,使沙袋在水平方向上每秒运动2周,体会此时绳子拉力的大小4F. 操作一:手握绳绳结A,使沙袋在水平方向做匀速圆周运动,每秒转1周,体会此时绳子拉力的大小F 操作二:手握绳绳结B,仍使沙袋在水平方向上每秒运动