2勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度課件

1、2. 2. 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度向心力和向心加速度3.3.理解加速度的概念，能利用公式計(jì)算向心加速度的理解加速度的概念，能利用公式計(jì)算向心加速度的大小大小 1. 1.通過對圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例的分析，歸納總結(jié)物體做圓通過對圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例的分析，歸納總結(jié)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件，理解向心力的概念周運(yùn)動(dòng)的條件，理解向心力的概念 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 2. 2.歸納影響向心力大小的因素，理解向心力公式的歸納影響向心力大小的因素，理解向心力公式的確切含義確切含義 看視頻：看視頻：看視頻：看視頻：看視頻：看視頻：用一根結(jié)實(shí)的細(xì)線拴著一個(gè)小鋼球在較為光滑的桌面上用一根結(jié)實(shí)的細(xì)線拴著一個(gè)小鋼球在較為

2、光滑的桌面上做圓周運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)繩對手的拉力，并完成下列思考題：做圓周運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)繩對手的拉力，并完成下列思考題： 1 1增大旋轉(zhuǎn)速度，體驗(yàn)拉力大小的變化增大旋轉(zhuǎn)速度，體驗(yàn)拉力大小的變化 2 2增大旋轉(zhuǎn)半徑，體驗(yàn)拉力的變化（用秒表計(jì)時(shí)控制增大旋轉(zhuǎn)半徑，體驗(yàn)拉力的變化（用秒表計(jì)時(shí)控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度不變）轉(zhuǎn)動(dòng)速度不變） 3 3松手后，物體還能繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？松手后，物體還能繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？結(jié)論：結(jié)論：物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要受到沿半徑方向指向圓心的合物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要受到沿半徑方向指向圓心的合力力 思考：思考：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向時(shí)刻在變化，勻速圓周運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向時(shí)刻在變化，所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

3、的物體一定受到合外力的作用，做勻所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到合外力的作用，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力有何特點(diǎn)？速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力有何特點(diǎn)？ 猜想：猜想：有的同學(xué)根據(jù)剛才的探究實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行受力分析；有有的同學(xué)根據(jù)剛才的探究實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行受力分析；有的同學(xué)根據(jù)力的定義想到：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，的同學(xué)根據(jù)力的定義想到：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，從而進(jìn)行受力分析從而進(jìn)行受力分析 思考：思考： 1 1對研究對象作受力示意圖對研究對象作受力示意圖. . 2 2猜想合力的方向，檢驗(yàn)完猜想合力的方向，檢驗(yàn)完 善自己的猜想善自己的猜想 3 3合力的方向應(yīng)該指向哪里？合力的方向應(yīng)該指向哪里？結(jié)

4、論：結(jié)論： 大量事實(shí)說明，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是必須受到一個(gè)指大量事實(shí)說明，物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是必須受到一個(gè)指向圓心的合外力，這個(gè)指向圓心的合外力就叫做向心力向圓心的合外力，這個(gè)指向圓心的合外力就叫做向心力 思考：思考： 1 1通過對教材通過對教材2525頁圖頁圖2-2-22-2-2中兩個(gè)中兩個(gè)物體的受力分析，你認(rèn)為向心力由物體的受力分析，你認(rèn)為向心力由哪些力提供？哪些力提供？ 2 2你認(rèn)為向心力是按力的性質(zhì)命名你認(rèn)為向心力是按力的性質(zhì)命名的還是按力的作用效果命名的？的還是按力的作用效果命名的？ 結(jié)論：結(jié)論： 向心力是根據(jù)力的作用效果命名的它可以是一個(gè)力，向心力是根據(jù)力的作用效果命名的它可以

5、是一個(gè)力，可以是某個(gè)力的分力，也可以是幾個(gè)力的合力可以是某個(gè)力的分力，也可以是幾個(gè)力的合力 認(rèn)識(shí)向心加速度認(rèn)識(shí)向心加速度1.1.方向：由牛頓第二定律得出，沿半徑方向指向圓心方向：由牛頓第二定律得出，沿半徑方向指向圓心 2. 2. 大?。捍笮。海ㄔ斀鈪⒁娊滩牡冢ㄔ斀鈪⒁娊滩牡?929頁的頁的“課外閱覽課外閱覽”） a a 的其他表達(dá)式的其他表達(dá)式: : (n (n為轉(zhuǎn)每秒為轉(zhuǎn)每秒) )22222arv() r(2 f) r(2 n) rT 2vaR實(shí)驗(yàn)探究：影響向心力大小的相關(guān)因素實(shí)驗(yàn)探究：影響向心力大小的相關(guān)因素. .1 1用質(zhì)量比為用質(zhì)量比為2:12:1的鋼球和鋁球，使他們的運(yùn)動(dòng)半徑的鋼球和

6、鋁球，使他們的運(yùn)動(dòng)半徑R R和和角速度角速度均相同，觀察露出的紅白相間方格數(shù)的比值為均相同，觀察露出的紅白相間方格數(shù)的比值為2:12:1，即兩球所受向心力的比值也為，即兩球所受向心力的比值也為2:12:1，因此可以得出：，因此可以得出：F F與與m m成正比成正比2 2當(dāng)當(dāng)m m、相同時(shí)，半徑比為相同時(shí)，半徑比為2:12:1，向心力的比值也為，向心力的比值也為2:12:1，因此，因此F F與半徑與半徑R R成正比成正比3 3當(dāng)當(dāng)m m、R R相同時(shí)，角速度比值為相同時(shí)，角速度比值為2:12:1，向心力的比值，向心力的比值為為4:14:1，因此，因此F F與與角速度的平方角速度的平方成正比成正比

7、. .結(jié)論：結(jié)論： 向心力的大小與物體的質(zhì)量向心力的大小與物體的質(zhì)量m m、圓周半徑、圓周半徑R R、轉(zhuǎn)動(dòng)角、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度速度的平方成正比的平方成正比即：即：2FmR相關(guān)推論：相關(guān)推論：2vFmR22Fm() RT2Fm(2 f) R2Fm(2 n) RFm v以及：以及：1.1.如圖所示，小金屬球的質(zhì)量為如圖所示，小金屬球的質(zhì)量為m m，用長為，用長為L L的輕懸線固的輕懸線固定于定于O O點(diǎn)，在點(diǎn)，在O O點(diǎn)的正下方點(diǎn)的正下方 處釘有一顆釘子處釘有一顆釘子P P，把懸線沿，把懸線沿水平方向拉直水平方向拉直. .若小金屬球被無初速度釋放，當(dāng)懸線碰到若小金屬球被無初速度釋放，當(dāng)懸線碰到釘子后的瞬

8、間釘子后的瞬間( (設(shè)線沒有斷設(shè)線沒有斷) )，則，則( () )A.A.小球的角速度突然增大小球的角速度突然增大B.B.小球的線速度突然減小到零小球的線速度突然減小到零C.C.小球的向心加速度突然增大小球的向心加速度突然增大D.D.懸線的張力突然增大懸線的張力突然增大ACDACD2l解析：解析：碰到釘子的瞬間線速度不變，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑碰到釘子的瞬間線速度不變，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑突然變小突然變小. .故角速度突然變大，向心加速度故角速度突然變大，向心加速度a a 突然變突然變大，懸線張力大，懸線張力T Tmg mg 突然變大突然變大. .2vr2vmr2.2.圖示為向心力演示器圖示為向心力演示

9、器. .轉(zhuǎn)動(dòng)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1 1，可使變速塔輪，可使變速塔輪2 2和和3 3以及以及長槽長槽4 4和短槽和短槽5 5隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng)隨之勻速轉(zhuǎn)動(dòng). .皮帶分別套在塔輪皮帶分別套在塔輪2 2和和3 3上的不上的不同圓盤上，可使兩個(gè)槽內(nèi)分別以幾種不同的角速度做勻速圓同圓盤上，可使兩個(gè)槽內(nèi)分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂周運(yùn)動(dòng)，小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由橫臂6 6的擋板對小球的的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿使彈簧測壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿使彈簧測力套筒力套筒7 7下降，從而露出標(biāo)尺下降，從而露出標(biāo)尺8 8，標(biāo)尺，標(biāo)尺8 8上露

10、出的紅白相間等上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個(gè)球所受向心力的大小分格子的多少可以顯示出兩個(gè)球所受向心力的大小. .現(xiàn)分別現(xiàn)分別將小球放在兩邊的槽內(nèi)，為探究小球受到的向心力大小與角將小球放在兩邊的槽內(nèi)，為探究小球受到的向心力大小與角速度的關(guān)系，下列做法正確的是速度的關(guān)系，下列做法正確的是( () )A AA.A.在小球運(yùn)動(dòng)半徑相等的情況下，用質(zhì)量相同的鋼球做在小球運(yùn)動(dòng)半徑相等的情況下，用質(zhì)量相同的鋼球做實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)B.B.在小球運(yùn)動(dòng)半徑相等的情況下，用質(zhì)量不同的鋼球做在小球運(yùn)動(dòng)半徑相等的情況下，用質(zhì)量不同的鋼球做實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)C.C.在小球運(yùn)動(dòng)半徑不等的情況下，用質(zhì)量不同的鋼球做在小球運(yùn)動(dòng)半徑

11、不等的情況下，用質(zhì)量不同的鋼球做實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)D.D.在小球運(yùn)動(dòng)半徑不等的情況下，用質(zhì)量相同的鋼球做在小球運(yùn)動(dòng)半徑不等的情況下，用質(zhì)量相同的鋼球做實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)解析：解析：向心力公式向心力公式F Fmm2 2r r，應(yīng)用控制變量法做實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用控制變量法做實(shí)驗(yàn)，使小球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相等，用質(zhì)量相同的鋼球使小球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑相等，用質(zhì)量相同的鋼球做實(shí)驗(yàn)才可以比較總結(jié)出向心力大小與角速度的關(guān)系，做實(shí)驗(yàn)才可以比較總結(jié)出向心力大小與角速度的關(guān)系，故選項(xiàng)故選項(xiàng)A A正確正確. .3.3.在汽車技術(shù)中，速度和行程的測量有好幾種方法，圖甲在汽車技術(shù)中，速度和行程的測量有好幾種方法，圖甲所示為一光電式車速傳感器

12、，其原理簡圖如圖乙所示，所示為一光電式車速傳感器，其原理簡圖如圖乙所示，A A為光源，為光源，B B為光電接收器，為光電接收器，A A、B B均與車身相對固定，旋轉(zhuǎn)均與車身相對固定，旋轉(zhuǎn)齒輪齒輪C C與車輪與車輪D D相連接，它們的轉(zhuǎn)速比相連接，它們的轉(zhuǎn)速比n nC CnnD D12.12.車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)A A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被脈沖光信號(hào)，被B B接收后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄接收后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示和顯示. .若某次實(shí)驗(yàn)顯示出單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為若某次實(shí)驗(yàn)顯示出單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n n，要，要

13、求出車的速度還必須測量的物理量或數(shù)據(jù)為：求出車的速度還必須測量的物理量或數(shù)據(jù)為：. .汽車速度的表達(dá)式為：汽車速度的表達(dá)式為：v v車輪的半徑車輪的半徑R R和齒輪的齒數(shù)和齒輪的齒數(shù)P P 2 RnP4.4.如圖所示，放置在水平圓盤上的小物塊如圖所示，放置在水平圓盤上的小物塊A A跟著圓盤一起做跟著圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng). .則則A A的受力情況是的受力情況是( () )A.A.受重力、支持力受重力、支持力B.B.受重力、支持力和指向圓心的摩擦力受重力、支持力和指向圓心的摩擦力C.C.受重力、支持力、向心力和摩擦力受重力、支持力、向心力和摩擦力D.D.以上均不正確以上均不正確B B解析：解析：物塊物塊A A在水平圓盤上，受到豎直向下的重力在水平圓盤上，受到豎直向下的重力G G、豎直、豎直向上的支持力向上的支持力F FN N的作用，這兩個(gè)力是一對平衡力的作用，這兩個(gè)力是一對平衡力. .至于物塊至于物塊A A是否受摩擦力，方向如何，必須分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否受摩擦力，方向如何，必須分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才可確定才可確定. .摩擦力的方向可由牛頓第二定律判斷，由于物摩擦力的方向可由牛頓第二定律判斷，由于物塊塊A A隨圓盤做圓周運(yùn)動(dòng)，具有指向圓心的向心加速度，故隨圓盤做圓周運(yùn)動(dòng)，具有指向圓心的向心加速度，故其必受向心力的作用其必受向心力的