匀速圆周运动的向心力和向心加速度

2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度地球公转地球围绕太阳转这些物体为什么会做圆周运动？•问题1:做匀速直线运动的物体受到合外力的特征是什么?(合外力为零)问题2:做匀变速直线运动的物体受到的合外力的特征是什么?(合外力恒定不变，并与速度共线)问题3:做平抛运动的物体受到的合外力的特征是什么?(合外力恒定不变，但与速度不共线)小球受哪些力？合外力有何特点？想一想轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。看一看OGFNF小球受力分析：OFN与G相抵消，所以合力为FOFFFVVVO小球受力分析：结论：做匀速圆运动的小球，合外力指向圆心，与速度V垂直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。2.特点：方向始终与V垂直，指向圆心。是变力一.向心力方向时刻发生变化，OFFFVVVO注意：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。为什么？3.作用效果:OFFFVVVO因为在运动方向上所受的合外力为0，这个方向上的加速度也为0，所以速度大小不变，只改变速度方向。只改变V的方向,不改变V的大小卫星绕地球运行VFFFVV结论：做匀速圆周运动的卫星，合外力方向指向圆心（地心），与速度V垂直圆锥摆GFF合r小球受到哪些力的作用？θO向心力由拉力F和重力G的合力提供向心力由什么力提供？想一想物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动F向=F合=Ff木块做圆周运动所需向心力：由圆盘对木块的静摩擦力f提供ωOGFNFf小球受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？想一想•归纳:向心力可以是弹力，也可以是相互间引力，可以是电荷间作用力，也可以是摩擦力。这些力性质不同，效果都是使物体做匀速圆周运动。可见向心力不是特殊性质的力，而是以效果命名的力。实验2：用细绳连接的钢球、木球各一个，拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动。分别改变转动的快慢、细绳的长短做几次实验。思考：向心力的大小与哪些因素有关？向心力的大小与m、R、V、ω有关。感受4.向心力大小：（1）体验向心力的大小猜想：向心力大小可能与_________________有关质量、半径、角速度（2）演示实验：用向心力演示器演示方法:控制变量法1.F与m的关系保持r、ω一定保持r、m一定2.F与r的关系保持m、ω一定3.F与ω的关系m大，F也大r大，F也大ω大，F也大转动手柄变速塔轮变速塔轮长槽短槽横臂挡板弹簧测力套筒标尺演示器构造介绍:向心力演示仪GFN小球静止手推档板介绍:向心力演示仪G匀速圆周运动FNF´F介绍:向心力演示仪根据推导向心力的另一表达式rvrvmF2公式：F＝mrω2结论精确的研究表明：向心力的大小F与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系：物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。直线运动的速度变化量vv1v2vv1v1v2v1v1v1１、v1＝５m/sv2＝8m/s2、v1＝５m/sv2＝2m/sV＝v2-v1＝３m/sV＝v2-v1＝－3m/s方向与v1v２反向方向与v1v２同向平抛运动中速度的变化量AVAVBBVVAVA匀速圆周运动中速度的变化量ＢAVAVAVAVA向心力公式:F向=F合=mrω2推导:向心加速度的大小与方向根据牛顿第二定律:F合=marvm2ra2rva2或匀速圆周运动加速度１、匀速圆周运动向心加速度的方向：指向圆心匀速圆周运动向心加速度的大小：a==2rrv2描述速度方向变化快慢的物理量根据牛顿第二定律：F=ma课堂小结一、向心力：⑴大小：⑵方向：沿半径指向圆心。是变力。⑶特点：F⊥V,方向不断变化。⑷来源：重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。或：F=mv2rF=mrω2二.向心加速度:⑴大小:a=rω2或a=⑵方向:沿半径指向圆心，方向不断变化，是变加速运动。⑶物理意义:表示速度方向变化快慢的物理量。v2r巩固训练1：向心加速度只改变速度的______，而不改变速度的_______。方向大小随堂练习1、关于向心加速度，下列说法正确的是（）A．它描述的是线速度方向变化的快慢B．它描述的是线速度大小变化的快慢C．它描述的是向心力变化的快慢D．它描述的是转速的快慢A如图６所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，物体所受向心力是（）A．重力B．弹力C．静摩擦力D．滑动摩擦力图６B2、如图所示在皮带传动中，两轮半径不等，下列说法哪些是正确的?（）A两轮角速度相等B两轮边缘线速度的大小相等C大轮边缘一点的向心加速度大于小轮边缘一点的向心加速度D同一轮上各点的向心加速度跟该点与中心的距离成正比BD3、如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的２倍，A是大轮边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O1的距离等于小轮半径。转动时皮带不打滑，则A、B、C三点的角速度之比ωA：ωB：ωC=________，向心加速度大小之比aA：aB：aC=________。1:２:1２:４:1板书设计一、向心力：⑴定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力（2）特点：方向始终与速度垂直，指向圆心，方向时刻发生变化，是变力。⑵大小：F＝mrω2或⑷来源：重力、弹力、摩擦力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。•二.向心加速度:•⑴产生：向心加速度由向心力产生。•⑵方向:沿半径指向圆心，方向不断•变化，是变加速运动。•⑶物理意义:是描述速度方向变化快慢的物理量•（4）大小：或ra2rva2rvmF2