第二節(jié)向心力

1、第二節(jié)第二節(jié) 向心力向心力授課教師：梁鴻穎授課教師：梁鴻穎教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 1.1.理解向心力的概念，知道向心力是理解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的效果命名的。根據(jù)力的效果命名的。2.2.知道向心力大小與那些因素有關(guān)，知知道向心力大小與那些因素有關(guān)，知道向心力的公式的含義，會(huì)計(jì)算簡單情道向心力的公式的含義，會(huì)計(jì)算簡單情景中的向心力。景中的向心力。3.3.理解向心加速度的概念，知道向心加理解向心加速度的概念，知道向心加速度的公式，計(jì)算簡單情境中的向心加速度的公式，計(jì)算簡單情境中的向心加速度。速度。一、認(rèn)識(shí)向心力一、認(rèn)識(shí)向心力思考：思考：1.1.從物理學(xué)的角度來看，游戲中的人做的從物理學(xué)的角度

2、來看，游戲中的人做的是什么運(yùn)動(dòng)？是什么運(yùn)動(dòng)？2.2.如果鏈子斷了，會(huì)有什么樣的后果？如果鏈子斷了，會(huì)有什么樣的后果？ 勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，因此，圓周圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，因此，圓周運(yùn)動(dòng)肯定有加速度，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律知：運(yùn)動(dòng)肯定有加速度，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律知： 那么，是怎樣的力使物體做圓周運(yùn)那么，是怎樣的力使物體做圓周運(yùn)動(dòng)呢？動(dòng)呢？ 在右圖所示的圓在右圖所示的圓周運(yùn)動(dòng)中，感受物周運(yùn)動(dòng)中，感受物體的受力情況體的受力情況 物體受到的外力使物體的運(yùn)動(dòng)物體受到的外力使物體的運(yùn)動(dòng)方向不斷改方向不斷改變變，使它始終運(yùn)動(dòng)在圓周軌道上。而物體所受，使它始終運(yùn)動(dòng)在圓周軌道上。而物體所受到的這個(gè)外力

3、的方向是不斷變化的，并總是到的這個(gè)外力的方向是不斷變化的，并總是沿沿半徑指向圓心半徑指向圓心，故這個(gè)外力叫做，故這個(gè)外力叫做向心力向心力。向心力不改變速度的大小，只改變速度的方向向心力不改變速度的大小，只改變速度的方向 1.1.小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，你牽繩的手有什么感覺？小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，你牽繩的手有什么感覺？ 2.2.如果突然松手，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？如果突然松手，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？和物體運(yùn)動(dòng)的方向垂直和物體運(yùn)動(dòng)的方向垂直6常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源分常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源分析析摩擦力摩擦力支持力支持力彈力與重力的彈力與重力的合力合力重力、支持力與重力、支持力與摩擦力的合力摩擦力的合力F向

4、向 心心 力力關(guān)于向心力的幾點(diǎn)說明關(guān)于向心力的幾點(diǎn)說明 猜想向心力的大小與什么猜想向心力的大小與什么因素因素有關(guān)有關(guān)1.1.與運(yùn)動(dòng)物體的形狀與運(yùn)動(dòng)物體的形狀_;_;2.2.與運(yùn)動(dòng)物體的體積與運(yùn)動(dòng)物體的體積_; _; 3.3.與運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量_;_;4.4.與運(yùn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢與運(yùn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢_; _; 5.5.與運(yùn)動(dòng)物體離圓心的距離與運(yùn)動(dòng)物體離圓心的距離_。 有關(guān)有關(guān)有關(guān)有關(guān)有關(guān)有關(guān)無關(guān)無關(guān)無關(guān)無關(guān)在小球質(zhì)量在小球質(zhì)量m和旋轉(zhuǎn)半徑和旋轉(zhuǎn)半徑r不變的條件下，不變的條件下，改變角速度改變角速度，多次體驗(yàn)手的拉力；，多次體驗(yàn)手的拉力；在小球質(zhì)量在小球質(zhì)量m和角速度和角速度不變的條

5、件下，不變的條件下，改變旋轉(zhuǎn)半徑改變旋轉(zhuǎn)半徑r，多次體驗(yàn)手的拉力；，多次體驗(yàn)手的拉力；在旋轉(zhuǎn)半徑在旋轉(zhuǎn)半徑r和角速度和角速度不變的條件下，不變的條件下，改變小球質(zhì)量改變小球質(zhì)量m，多次體驗(yàn)手的拉力。，多次體驗(yàn)手的拉力。角速度角速度越大，手的拉力越大；越大，手的拉力越大； 旋轉(zhuǎn)半徑旋轉(zhuǎn)半徑r越大，手的拉力越大；越大，手的拉力越大； 小球質(zhì)量小球質(zhì)量m越大，手的拉力越大。越大，手的拉力越大。1 1是轉(zhuǎn)動(dòng)手柄、是轉(zhuǎn)動(dòng)手柄、2 2和和3 3是變速塔輪、是變速塔輪、4 4和和5 5是長槽、是長槽、6 6是測力擋板、是測力擋板、7 7是測力套筒、是測力套筒、8 8是測力標(biāo)尺是測力標(biāo)尺 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：向

6、心力演示儀，：向心力演示儀，通過通過實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)一： 在小球質(zhì)量在小球質(zhì)量m和角速度和角速度不變的條件下，不變的條件下，改變旋轉(zhuǎn)半徑改變旋轉(zhuǎn)半徑r實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù) 半徑半徑 向心力向心力 1 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：rF rF2 r2F實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二： 在小球質(zhì)量在小球質(zhì)量m和旋轉(zhuǎn)半徑和旋轉(zhuǎn)半徑r不變的條件下，不變的條件下，改變小球的角速度改變小球的角速度實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù) 角速度角速度 向心力向心力 1 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：2FF2 4F實(shí)驗(yàn)三：實(shí)驗(yàn)三： 在旋轉(zhuǎn)半徑在旋轉(zhuǎn)半徑r和角速度和角速度不變的條件下，改不變的條件下，改變小球質(zhì)量變小球質(zhì)量m實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù) 質(zhì)量質(zhì)量 向心力向心力 1

7、 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：mF mF2 m2F 勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的大小為勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的大小為2Fmr 式中式中m是運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量，是運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量，r是運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)是運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑，動(dòng)的半徑，是轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。是轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。2 vvFmrr 式中式中v v是物體圓周運(yùn)動(dòng)線速度的大小。是物體圓周運(yùn)動(dòng)線速度的大小。 從從 看，好象看，好象F F 跟跟r r 成正成正比，從比，從 看，好象看，好象F F 跟跟r r 成反比。你成反比。你如何認(rèn)識(shí)這個(gè)問題？如何認(rèn)識(shí)這個(gè)問題？2Fmr 2vFmr 二、向心加速度1.1.向心力產(chǎn)生的加速度叫做向心力產(chǎn)生的加速度叫做向心加向心加速度速度

8、，其，其方向總指向圓心方向總指向圓心。2.2.向心加速度公式向心加速度公式rva或ra222222FmrarvvFmarmrFa 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度是由向心力產(chǎn)生勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度是由向心力產(chǎn)生 的，其方向總是與向心力的方向的，其方向總是與向心力的方向相同相同，始終，始終指向指向圓心圓心且且方向不斷變化方向不斷變化，是變量。是變量。向心加速度只向心加速度只改變改變速度的速度的方向方向，不改變速度，不改變速度的大小。反映了速度的大小。反映了速度方向變化的快慢方向變化的快慢。勻速圓周運(yùn)動(dòng)是加速度方向不斷變化的變速運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是加速度方向不斷變化的變速運(yùn)動(dòng)2Fmr 2vFmr rva

9、或ra22方向時(shí)刻改變方向時(shí)刻改變方向時(shí)刻改變方向時(shí)刻改變1.1.如右圖，小物體如右圖，小物體A A與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則A A物體的受力情況是：（物體的受力情況是：（ ）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、摩擦力受重力、支持力、向心力、摩擦力 D.D.以上均不正確以上均不正確課堂練習(xí)課堂練習(xí)2.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，下列做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，下列哪些物理量不隨時(shí)間改變哪些物理量不隨時(shí)間改變 A.角速度角速度 B.線速度線速度 C.向心力向心力 D.加速度加速度 答案：答案：A3.對于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，下列說法正對于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是確的是A根據(jù)公式根據(jù)公式a=v2/r， 可知其向心加速度可知其向心加速度a與半徑與半徑r成反比成反比B根據(jù)公式根據(jù)公式a=r2， 可知其向心加速度可知其向心加速度a與半徑與半徑r成正比成正比C根據(jù)公式根據(jù)公式=v/r， 可知其角速度可知其角速度與半與半徑徑r成反比成反比D根據(jù)公式根據(jù)公式=2n可知其角速度可知其角速度與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n成正比成正比 答案：答案：D21小結(jié) 1向心力和向心加速度的概