第二节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度.ppt

理论推导 金太阳新课标资源网 第二节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度 复习：匀速圆周运动的性质 变速曲线运动. F∥改变速度的大小 力是改变物体运动状态的原因； 力是使物体产生加速度的原因。 a ∥ ≠0 V F F⊥ F∥ F⊥改变速度的方向 V F⊥ V F⊥ a ⊥ ≠0 匀速圆周运动 速度大小不变 速度方向改变 F∥=0 a ∥ = 0 F ⊥ ≠ 0 a ⊥ ≠0 a 改变 【体验与交流】 1.小球做圆周运动时，你牵绳的手有什么感觉？ 2.如果突然松手，将会发生什么现象？ 【结论】 做匀速圆周运动的物体，一定需要沿半径指向圆心的力的作用。这个力称为“向心力”。常记为F向。 弯道跑技术 【常见匀速圆周运动向心力的来源分析】 【说明】 向心力是按效果命名的力，它可以是某个力充当。 小球在空中做匀速圆周运动 1.定义：物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫做向心力。 2.特点：方向始终与v垂直，指向圆心。 方向时刻发生变化是变力 O F F F v v v O 注意： 例 1、向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。 2、向心力是根据力的作用效果来命名的，受力分析时不要把向心力当作一个独立的力。 一、什么是向心力 汽车在倾斜路面上转弯 【说明】 向心力是按效果命名的力，它可以是几个力的合力。 【常见匀速圆周运动向心力的来源分析】 汽车在水平路面上转弯 【关于向心力的几点说明】 1.向心力是按效果命名的力，它可以是其他力的合力，也可以是某个力，还可以是某个力的分力。在对物体进行受力分析时，一定不要在物体实际所受力的基础上再加一个向心力。 2.向心力的作用效果只改变圆周运动的方向，而不改变速度的大小。 3.向心力是变力。虽然向心力的大小不变但其方向时刻改变，故匀速圆周运动是在变力作用下的曲线运动。 4.由向心力产生的向心加速度的方向总是指向圆心。 【课堂练习】 请分析以下圆周运动的向心力的来源。 【实验探究】影响向心力大小的因素 ⑴在小球质量m和旋转半径r不变的条件下，改变角速度ω，多次体验手的拉力； ⑵在小球质量m和角速度ω不变的条件下，改变旋转半径r，多次体验手的拉力； ⑶在旋转半径r和角速度ω不变的条件下，改变小球质量m，多次体验手的拉力； 【体验与交流】 ⑴角速度ω越大，手的拉力越大； ⑵旋转半径r越大，手的拉力越大； ⑶小球质量m越大，手的拉力越大。 二、向心力的大小 向心力演示仪 【实验现象】 ⑴角速度ω相同，半径r相同，质量m越大，向心力越大； ⑵角速度ω相同，质量m相同，半径r越大，向心力越大； ⑶质量m相同，半径r相同，角速度ω越大，向心力越大； ——控制变量法 【可以证明】 匀速圆周运动所需的向心力的大小为： 式中m是运动物体的质量，r是运动物体转动的半径，ω是转动的角速度。 式中v是物体圆周运动线速度的大小。 【讨论】 从 看，好象F 跟r成正比，从 看，好象F 跟r成反比。你如何认识这个问题？ 玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动 几个典型的匀速圆周运动 卫 星 绕 地 球 运 行 v F ( b ) 几个典型的匀速圆周运动 光滑桌面上转动的小球 ---弹力 随圆盘匀速转动的物体 -----摩擦力 卫星绕地球运动---万有引力 圆锥摆---重力和弹力的合力 【匀速圆周运动的加速度】 【说明】 ⑴匀速圆周运动的加速度是由向心力产生的，其方向必定指向圆心，所以匀速圆周运动的加速度又称为向心加速度。 ⑵向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小。 ⑶向心加速度是变量，其方向是不断变化的。 三、向心加速度 例题：“神州”五号飞船发射升空后，进入椭圆轨道，然后实施变轨进入距地球表面约343km的圆形轨道。已知飞船的质量为8000kg，飞船约90min绕地球一圈，地球半径取6.37×103kg，试求飞船在变轨成功后的向心加速度及其所受的向心力。 * * * *