1、第6節(jié) 向心力,1,O,FN,F,O,思考：物體為什么能做圓周運(yùn)動(dòng)而不沿圓周飛出去？,受到力的作用，產(chǎn)生一個(gè)始終指向圓心的向心加速度，使物體速度方向隨時(shí)變化。,向心加速度由什么力產(chǎn)生？,根據(jù)牛頓第二定律，是指向圓心的合外力提供的。,G,2,一、向心力,（1）定義：,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合外力總是指向圓心，這個(gè)力叫做向心力（用Fn表示）。,（2）向心力來源：,注意：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力是由合力提供，命名為向心力，是按效果命名的，受力分析時(shí)，并不存在這個(gè)力，因此受力分析時(shí)，不能說受到向心力。,超鏈接,3,（3）大 小：,（4）方 向：,始終指向圓心（時(shí)刻變化）,（5）作用效果：,只改變速度

2、方向，不改變速度大小。,二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)與變速圓周運(yùn)動(dòng),勻速圓周運(yùn)動(dòng),變速圓周運(yùn)動(dòng),向心加速度只改變速度方向，不改變速度大小，所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng),切向加速度不改變速度方向，只改變速度大小，所以做變速圓周運(yùn)動(dòng),4,三、所需向心力和提供向心力區(qū)別,5,運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)稱為一般曲線運(yùn)動(dòng)。,一般曲線運(yùn)動(dòng)各個(gè)地方的彎曲程度不一樣，如何研究？,把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧。這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理。,四、一般曲線運(yùn)動(dòng),6,練習(xí)題1: 質(zhì)量為m小球做圓錐擺時(shí)細(xì)

3、繩長L，與豎直方向成角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度.,小球受力：,解：,L,小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,由牛頓第二定律：,即：,7,例1：如圖，質(zhì)量為m的小物體在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)以周期T作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體到轉(zhuǎn)軸的距離為d、物體與轉(zhuǎn)臺(tái)摩擦因素為，求：,1）物體所需要的向心力？,2）物體所受到的轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)它的支持力？摩擦力？,3）為使物體保持距離d隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)滿足什么條件？,8,拓展：如圖所示、有一質(zhì)量為m的小球在光滑的半球碗內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道平在水平面內(nèi)，已知小球與半球形碗的球心的連線跟豎直方向的夾角為，半球形碗的半徑為，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度及碗壁對(duì)小球的彈力。,9,2

4、、如圖所示，將一單擺拉到擺線呈水平位置后由靜止釋放，在P點(diǎn)有釘子阻止OP部分的細(xì)線移動(dòng)，當(dāng)單擺運(yùn)動(dòng)到此位置受阻時(shí) A擺球的線速度突然增大 B擺球的角速度突然增大 C擺球的向心加速度突然增大 D擺線的張力突然增大,BCD,10,3、如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為，現(xiàn)要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？,解析：小橡皮受力分析如圖。,小橡皮恰不下落時(shí)，有： Ff=mg 其中：Ff=FN 而由向心力公式： FN=m2r 解以上各式得：,11,謝謝大家！,12,返回,13,回顧,14,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度指向圓心，這個(gè)加速度稱為向心加速度

5、 an,方向始終指向圓心,an 哪來的？即an 是如何產(chǎn)生的？,根據(jù)牛頓第二定律可知物體一定受到了指向圓心的合力，這個(gè)合力叫做向心力。,15,向心力,1、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓心的合力，即產(chǎn)生向心加速度的力叫向心力。,3、方向：始終指向圓心(與v 垂直或與半徑垂直);是變力,2、符號(hào)：Fn,16,感受向心力,【提出問題】 向心力大小與哪些因素有關(guān)？ 【猜想與假設(shè)】,運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量,轉(zhuǎn)動(dòng)快慢,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑,？,17,向心力的大小,F合man,能否利用實(shí)驗(yàn)粗略地驗(yàn)證向心力的表達(dá)式？,F合Fn,18,方法:控制變量法(F與m , r, ),1.F與m的關(guān)系,保持r、一定,保持m 、 一

6、定,2.F與的關(guān)系,保持m、r一定,3.F與r的關(guān)系,m大，F(xiàn)也大,大，F(xiàn)也大,r大，F(xiàn)也大,用向心力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,19,用圓錐擺粗略驗(yàn)證,1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？,從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度求得Fn ；從受力的角度求得F合 ； 將Fn 和F合 進(jìn)行比較,2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？,鋼球、細(xì)線、畫有同心圓的白紙、天平、秒表、直尺,O,3、實(shí)驗(yàn)需要測量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測量？,F合mgtan,m、r、轉(zhuǎn)n圈所用時(shí)間t、h,20,注意事項(xiàng),1、h 并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度,2、小球與紙面不能接觸,3、測 t 時(shí)不能太久,4、啟動(dòng)小球時(shí)應(yīng)確保小球做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng),21,向心力的效果,定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的指向圓

7、心的合力，即產(chǎn)生向心加速度的力叫向心力。,效果：只改變v 的方向，不改變v的大小。,向心力是不是一種新的性質(zhì)力？即向心力是不是與重力、彈力、摩擦力一樣都是按照某種性質(zhì)來命名的力？,因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)方向上所受的合外力為0,這個(gè)方向上的加速度也為0,所以速度大小不變,只改變速度方向。,22,向心力不是物體額外受到的一個(gè)力，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由受到的合外力提供的（可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)力的合力）,向心力是效果力,說明,23,分析做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力情況,提供向心力,受力分析,Ff,FN+mg,24,25,幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng),m,26,幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng),27,28,幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)

8、,物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),回顧：A、B一起向左加速，分析A的受力情況。,誰提供向心力？,靜摩擦力指向圓心,29,思考,速度增大的圓周運(yùn)動(dòng),變速圓周運(yùn)動(dòng),速度減小的圓周運(yùn)動(dòng),勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心；如果一個(gè)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎？,當(dāng)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心時(shí)，物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)。,切向力Ft ：垂直半徑方向的合力 向心力Fn ：沿著半徑（或指向圓心）的合力,產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小,產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向,30,可以從向心加速度和切向加速度的角度來理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)。 僅有向心加速度的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)具有向心加速度和切向加速度的圓周運(yùn)動(dòng)是變速圓周運(yùn)動(dòng)。,變速圓周運(yùn)動(dòng),31,勻速圓周運(yùn)動(dòng),變速圓周運(yùn)動(dòng),合力全部 提供向心力,合力部分 提供向心力,32,一般曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)