向心力和向心加速度高一物理课件

向心力向心加速度复习提问什么是匀速圆周运动?“匀速”的含义是什么？那么物体所受的外力有何特点？加速度又怎样呢？匀速圆周运动是变速曲线运动变速曲线运动运动状态改变一定受到外力一定存在加速度轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。看一看新课导入小球受哪些力？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。看一看新课导入OGFNF小球受力分析：OFN与G是一对平衡力，所以合力为F。新课导入OFFFVVVO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垂直新课导入卫星绕地球运行VFFFVV结论：做匀速圆运动的卫星，合外力方向指向圆心（地心），与速度V垂直新课导入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：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。θO圆锥摆GFF合r小球受到哪些力的作用？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？想一想一.向心力物体相对转盘静止，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Ff提供ωOGFNFf小球受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？想一想一.向心力玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动一.向心力为什么？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的大小一.向心力（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也大二.向心力的大小结论:向心力的大小F与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系根据推导向心力的另一表达式rvrvmF2公式：F＝mrω2二.向心力的大小向心力的公式：Ｆ＝mrω＝mV2rF--------Nm--------kgr--------mω-----rad/sV-------m/s各量的单位二.向心力的大小（1）向心加速度由谁产生？方向如何？（3）怎样推导向心加速度的公式？（2）加速度是描述速度变化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？思考并讨论向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量。向心加速度由向心力产生，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，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a与r究竟是成正比呢，还是成反比？想一想若ω一定,就成正比;若v一定,就成反比。三向心加速度三向心加速度V2ra＝⑴大小：r＝⑵方向：总是跟线速度的方向垂直，并沿半径指向圆心（3）物理意义:它是表示速度方向变化快慢的物理量。基本思路：实验向心力向心加速度牛顿第二定律动力学：运动学：运动状态的改变向心加速度牛顿第二定律向心力课堂小结一、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2.一个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=24N2/8sma3、一个2kg的物体在半径为0.5m的圆周上做周期为2s的匀速圆周运动,则向心加速度是多大？所需向心力是多大？解:由π2T24ra==5m/s2=4×(3.14)2×0.522m/s2F=mT2π24r=4×2×(3.14)2×0.522N=10N巩固训练4、上海在北纬31°，求上海所在处物体绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径R=6400km，COS31°=0.86）AORr分析：首先应明确物体做匀速圆周运动；再确定圆周轨迹、圆心及半径。解：物体随地球自转的角速度ω=2π/TO’圆周半径r=R•cos31°∴a=rω2=R•cos31°•(2π/T)2代入数据可得a=2.9×10-2m/s2巩固训练5、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。O‘OmgTF小球受力：竖直向下的重力G沿绳方向的拉力T小球的向心力：由T和G的合力提供解：θLmgtgFF向心小球做圆周运动的半径sinLR由牛顿第二定律：RmmaF2sin2Lmmgtg即：cosLgR巩固训练解圆周运动问题的方法和步骤1、确定研究对象：做圆周运动的物体。2、对研究对象进行受力分析，弄清向心力的来源。3、建立坐标系或选取正方向，原点选在运动物体上，x轴的正方向沿半径指向圆心。4、根据牛顿第二定律列方程，并统一单位，解方程。四、生活中的向心力1、铁路的弯道hmgFNFO如图火车按规定的速度转弯时，需要的向心力完全由火车所受的重力mg和支持力FN的合力F0来提供，F0＝mgtanθ＝mV2r∴F0＞＝gtanθ＝V2rθ在很小时,tan≈sin=θθhL即：V＝grhL2、汽车过拱形桥当汽车过凸形桥时有：V2rmg－FN＝mmgFNV2r∴FN＝mg＋mmg＝mV2rFN－V2rmg－m∴FN＝mgFN当汽车过凹形桥时有：1、一段铁路转弯处，内外轨的高度差为h＝10cm，弯道半径为r＝1000m，两铁轨间的间距为L＝1435mm，求这段弯道的设计速度是多大？（取10m/s2）四、课堂练习hmgFNFOF0＝mgtanθ＝mV2r∴F0＞＝gtanθ＝V2rθ在很小时,tan≈sin=θθhL即：V＝grhL=26.4m/s10×1000×0.11.435=m/s=95km/h2、一质量为m的物体，沿半径为R的圆形向下凹的轨道滑行，如图所示，经过最低点时的速度为v，物体与轨道之间的动摩擦因数为μ，则它在最低点时受到的摩擦力是多大？mgFNfmg＝mV2rFN－V2r∴FN＝mg＋mf=μN=μm(g＋)V2r小结1、以上各公式适用于所有的匀速圆周运动，对于变速圆周运动以上各式计算某一瞬间的各量2、火车转弯和汽车过拱形桥圆周运动的两个重要的应反馈练习使转台以角速度ω匀速转动，转台上质量为m的物体也随之做半径为r的匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。求物体m所受到的向心力和向心加速度。分析：①明确研究对象②分析木块的角速度③根据向心力公式得向心力F=mω2r④向心加速度公式得a=ω2r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)。四公式的使用条件作业创造教育P96同步练习介绍: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