向心力优秀课件(精)

第五章曲线运动第七节向心力所受合外力__________零【复习】◆什么是匀速圆周运动？◆“匀速”的含义是什么？匀速圆周运动是___速曲线运动变运动状态改变一定不等于一定具有______。加速度◇匀速圆周的加速度特点怎样呢◇那么匀速圆周运动物体所受的合外力有何特点？？一、感受向心力阅读课本《观察与思考》：◆牵绳的手有什么感觉？◆如果松手，将会发生什么现象？◆增大或减小小物体的线速度，手的感觉有什么感觉？受到一个拉力的作用，且力的方向____变化不断地球受到什么力的作用?这个力可能沿什么方向?应该受到指向太阳的引力作用小球受到几个力的作用?这几个力的合力沿什么方向?小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用，其合力即为绳子的拉力，其方向指向圆心OGNF小球受力分析：ON与G相平衡，所以合力为FOFFFVVVO结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，且与______垂直速度V1、向心力定义：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：②向心力的作用：只改变线速度的方向（或产生向心加速度）①方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）③向心力是根据力的作用效果来命名的，它不是具有确定性质的某种力。④向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或几个力的合力所提供。3向心力的大小Fn=mv2rFn=mω2rF合＝manF合＝Fnan=v2rrfmrTmmvrmrvmmaFnn22222244（3）、对物体进行受力分析，确定合力指向圆心方向的分力,即确定向心力Fn。（2）、明确圆周运动平面，确定运动的轨迹、圆心位置0及半径r（1）、明确研究对象4、向心力来源的分析思路：图2例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？①、人造地球卫星绕地球运动时；万有引力②小球在光滑的水平桌面上运动；(如图1)③小球在水平面内运动；(如图2)图1细绳的拉力小球重力和绳拉力的合力5例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？④玻璃球沿碗(透明)的内壁在水平面内运动；(如图3)(不计摩擦)⑤使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。(如图4)图3图4小球重力和内壁支持力的合力台面的静摩擦力OO思考FnFtF合vFnFtvF合速度增大的圆周运动6变速圆周运动速度减小的圆周运动匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。切向力Ft：垂直半径方向的合力向心力Fn：沿着半径（或指向圆心）的合力产生切向加速度，改变速度的大小产生向心加速度，改变速度的方向•可以从向心加速度和切向加速度的角度来理解匀速圆周运动和变速圆周运动。•仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动，同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速圆周运动。7●变速圆周运动θFTG匀速圆周运动GNF变速圆周运动合力全部提供向心力合力部分提供向心力OFnFtF合v8一般曲线运动运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动。r1r2一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样，如何研究？把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧。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。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。匀速圆周运动：rmrvmFF22w合向变速圆周运动：合向FFF向是F合的指向圆心方向的分力Fn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。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。小结小结3、向心力的大小2、向心力的作用效果：1、向心力的方向：4、变速圆周运动中的合力并非向心力Fn=mv2rFn=mrω2Fn=mr4π2T2在匀速圆周运动中合力充当向心力指向圆心改变速度的方向例1：关于向心力说法中正确的是（）A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；B、向心力不改变速度的大小；C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力B课堂练习典例1圆台可绕通过圆台中心O且垂直于台面的竖直轴转动．在圆台上放置一小木块A，它随圆台一起做匀速圆周运动，如图所示，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是()A．木块A受重力、支持力和向心力作用B．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向与木块运动方向相反C．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向与木块运动方向相同D．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向指向圆心[答案]D[解析]解答本题时可按以下思路分析：物体A在水平圆盘上，受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，且两力是一对平衡力．由于A随圆盘一起做匀速圆周运动，故其必须有向心力作用，所以A必定受到静摩擦力作用，静摩擦力一定指向圆心且等于向心力；故D对，B、C错．向心力不是物体受到的力，是木块A受重力、支持力和静摩擦力的合力，故A错．[规律方法](1)静摩擦力的方向，可能与物体运动方向相同，可能相反，也可能不在同一条直线上．本题木块受到的静摩擦力方向与物体运动方向垂直．(2)向心力是效果力，在分析木块受力时，不能说木块受到向心力．[跟踪训练1－1](2011·郑州四中高一调考)如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止．则()A．物体受到4个力的作用B．物体所受向心力是重力提供的C．物体所受向心力是弹力提供的D．物体所受向心力是静摩擦力提供的答案：C解析：物体受重力、圆筒壁对它施加的弹力和摩擦力三个力的作用，故A选项错，其中在竖直方向上重力和摩擦力平衡，只有弹力提供物体转动所需的向心力，故C选项正确，B、D均错误.B1、如图所示，在匀速转动的水平转盘上，有一个相对于盘静止的物体，随盘一起转动，关于它的受力情况，下列说法中正确的是（）A．只受到重力和盘面的支持力的作用;B．只受到重力、支持力和静摩擦力的作用;C．除受重力和支持力外，还受向心力的作用;D．受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用.巩固练习2、汽车在水平路面上转弯，地面的摩擦力已达最大，若汽车的速率增大为原来的2倍，则汽车的转弯半经应（）A、至少增为原来的4倍B、至少增至原来的2倍C、减小到原来的√2倍D、减小到原来的1/2倍A解：地面的摩擦力提供汽车转弯的向心力，由f=mυ2/r知：f∝υ2/r，即r应增至原来4倍。3、用长度不同、材料相同的同样粗细的绳子各栓着一质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，则：（）A、两小球以相同线速度运动时，长绳易断B、两小球以相同角速度运动时，短绳易断C、两小球以相同角速度运动时，长绳易断D、不管怎样都是短绳易断。C4、汽车绕半经为24m的水平圆弧至多能以12m/S的速率运动，求地面和车轮的动摩擦因素μ=？解：μmg=mυ2/r→μ=υ2/gr=122/24·10=0.6A级夯实双基1．(2011·贵州清华实验学校高一月考)关于向心力的说法中，正确的是()A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B．向心力只改变做圆周运动物体的线速度方向，不改变线速度的大小C．做匀速圆周运动物体的向心力，一定等于其所受的合力D．做匀速圆周运动物体的向心力是恒力答案：BC解析：力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动，而不是因为做圆周运动才产生向心力，故A错；向心力始终与速度方向垂直，只改变速度的方向不改变速度的大小，故B对；在匀速圆周运动中，物体速度的大小不变，合外力一定与速度方向垂直，因此向心力一定等于其所受的合力，但该力是变力，方向不断变化，故C对D错．小结：向心力是效果力，方向一定指向圆心，只有在匀速圆周运动中向心力才等于物体所受到的合外力．在解决具体问题时一定要搞清物体的运动性质，根据运动情况确定受力情况也是解决受力分析问题的一个重要方法．2．(2011·哈师大附中高一月考)如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体一直随圆筒一起转动而未相对滑动．当圆筒的角速度ω增大以后，下列说法正确的是()A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大了B．物体所受弹力增大，摩擦力减小了C．物体所受弹力和摩擦力都减小了D．物体所受弹力增大，摩擦力不变答案：D解析：物体在竖直方向上处于静止状态，所受合力为零，故摩擦力总等于重力不变，而当圆筒的角速度增大时，物体转动所需要的向心力Fn＝mω2r也随之增大，而向心力是由物体所受的弹力提供，故弹力增大，所以A、B、C选项均错，D选项正确．3．冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员，其安全速度为()A．v＝kgRB．v≤kgRC．v≤2kgRD．v≤gRk答案：B4.(2011·烟台高一检测)在水平圆盘上分别放甲、乙、丙三个质量分别为m、2m、3m的物体，其轨道半径分别为r、2r、3r(如图所示)，三个物体的最大静摩擦力皆为所受重力的k倍，当圆盘转动的角速度由小缓慢增大，相对圆盘首先滑动的是()A．甲物体B．乙物体C．丙物体D．三个物体同时滑动答案：C解析：物体随圆盘转动做圆周运动，静摩擦力提供向心力．当角速度ω增大时，需提供的向心力增加，静摩擦力增加；当需要的向心力增加到最大静摩擦力及超过最大静摩擦力时，静摩擦力将无法满足圆周运动所需的向心力，于是物体相对盘滑动，产生离心现象．首先注意到三个物体角速度相同，在未滑动前比较三者静摩擦力的大小关系．根据牛顿定律：Ff甲＝ma甲＝mω2rFf乙＝2ma乙＝2mω2×2r＝4mω2rFf丙＝3ma丙＝3m·ω2×3r＝9mω2r即：Ff甲∶Ff乙∶Ff丙＝1∶4∶9①再比较三个物体的最大静摩擦力的关系：Ff甲0＝kmgFf乙0＝k·2mgFf丙0＝k·3mg则Ff甲0∶Ff乙0∶Ff丙0＝1∶2∶3②比较①、②两式可知丙先达到最大静摩擦力，首先滑动，故C选项是正确的．5．(2008·广东理科卷)汽车甲和汽车乙质量相等，以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙．以下说法正确的是()A．f甲小于f乙B．f甲等于f乙C．f甲大于f乙D．f甲和f乙大小均与汽车速率无关答案：A解析：本题重点考查的是匀速圆周运动中向心力的知识．根据题中的条件可知，两车在水平面做匀速圆周运动，则地面对车的摩擦力来提供其做圆周运动的向心力，则F向＝f，又有向心力的表达式F向＝mv2r，因为两车的质量相同，两车运行的速率相同，因此轨道半径大的车的向心力小，即摩擦力小，A正确．6．甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同时间里甲转过60°，乙转过45°.则它们的向心力之比为()A．1∶4B．2∶3C．4∶9D．9∶16答案：C解析：由匀速圆周运动的向心力公式Fn＝mω2r＝m(θt)2r所以Fn甲Fn乙＝m甲θ甲t2r甲m乙θ乙t2r乙＝12×(60°45°)2×12＝49故C正确．7．(2011·郑州四中高一调考)如下图，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点附近做半径r＝180m的圆周运动，如果飞行员的质量m＝72kg.飞机经过最低点时的速度v＝360km/h(g取10m/s2)，求这时飞行员对座位的压力．答案：4720N，方向向下解析：在最低点时飞行员受重力mg和座位对他的支持力FN，则有F向＝FN－mg＝mv2r其中v＝360km/h＝100m/s，代入上式得FN＝mg＋mv2r＝(72×10＋72×1002180)N＝4720N由牛顿第三定律可知飞行员对座位的作用力大小为FN′＝FN＝4720N，方向向下．B级提升能力8．质量为m的飞机，以速度v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对飞机作用力的大小等于()A．mg2＋v2R2B．mv2RC．mv2R2－g2D．mg答案：A解析：首先对飞机在水平面内的受力情况进行分析，其受力情况如图所示，飞机受到重