第2節(jié)勻速圓周運動的向心力和向加速度

1、那么勻速圓周運動的物體所受的外那么勻速圓周運動的物體所受的外力有何特點？加速度又怎樣呢？力有何特點？加速度又怎樣呢？曲線運動曲線運動一定受到一定受到外力外力一定存在一定存在加速度加速度問題：物體做曲線運動的條件是什么？問題：物體做曲線運動的條件是什么？物體所受的合外力與物體的速度物體所受的合外力與物體的速度方向不在同一直線上。方向不在同一直線上。勻速圓周運動勻速圓周運動速度方向改變速度方向改變細(xì)線連接小球在光滑水平面上做勻速圓周運動，細(xì)線連接小球在光滑水平面上做勻速圓周運動，回答問題：回答問題：1.小球受到哪些力作用？各個力的方向如何？小球受到哪些力作用？各個力的方向如何？2.合力是哪個力？合

2、力的方向有何特點？合力是哪個力？合力的方向有何特點？新課導(dǎo)入：新課導(dǎo)入：OGNF對小球受力分析：對小球受力分析： ON與G相平衡，所以合力為F。OFFFvvvO結(jié)論：結(jié)論：小球做勻速圓周運小球做勻速圓周運動時合外力指向圓心，且動時合外力指向圓心，且與速度與速度v垂直。垂直。實例一：實例一：衛(wèi)星繞行星作勻速圓周運動衛(wèi)星繞行星作勻速圓周運動結(jié)論：結(jié)論： 做勻速圓運動的衛(wèi)星，做勻速圓運動的衛(wèi)星，合外力合外力方方向指向向指向圓心圓心（地心），與速度（地心），與速度v垂直垂直vFFFvv實例二：實例二：細(xì)繩懸吊一小球細(xì)繩懸吊一小球, ,小球在水平面小球在水平面 上做勻速圓周運動上做勻速圓周運動結(jié)論：做圓

3、錐擺運動的小球，結(jié)論：做圓錐擺運動的小球，合外力合外力方方向指向向指向圓心圓心，與速度，與速度v垂直。垂直。GF合F2F1F（一）向心力（一）向心力1.1.定義：做圓周運動的物體受到定義：做圓周運動的物體受到沿半徑沿半徑方向指向圓心的合力，方向指向圓心的合力，叫做叫做向心力向心力。 做勻速圓周運動的物體所受到的做勻速圓周運動的物體所受到的合合力指向圓心力指向圓心，即：合力提供向心力向心力。 2.2.特點：特點：方向始終方向始終與與v垂直垂直，指向圓心圓心：且方向時刻發(fā)生變化，是變力。（物體做勻速圓周運動的條件）（物體做勻速圓周運動的條件）3.向心力的來源向心力的來源衛(wèi)星繞行星勻速圓周運動衛(wèi)星繞

4、行星勻速圓周運動重力是向心力重力是向心力GFfFf物體緊貼圓桶內(nèi)壁一起勻速轉(zhuǎn)動物體緊貼圓桶內(nèi)壁一起勻速轉(zhuǎn)動F物體隨圓盤一起勻速圓周運動物體隨圓盤一起勻速圓周運動彈力是向心力彈力是向心力GFN向心力由重力、彈力、摩擦力向心力由重力、彈力、摩擦力等中的某一個力，或者是某個等中的某一個力，或者是某個力的分力，或幾個力的合力所力的分力，或幾個力的合力所提供。提供。摩擦力是向心力摩擦力是向心力（向心力是根據(jù)效果命名）（向心力是根據(jù)效果命名）FN4. 4.向心力的向心力的作用效果:OFFFvvvO向心力始終與速度方向垂直，向心力始終與速度方向垂直，只改變線只改變線速度速度v的方向的方向, ,不改變線速度不

5、改變線速度v的大小。的大小。（二）向心力的大?。ǘ┫蛐牧Φ拇笮⊥ㄟ^體驗，向心力與哪些因素有關(guān)：通過體驗，向心力與哪些因素有關(guān)：1. 改變質(zhì)量，向心力大小如何變化？改變質(zhì)量，向心力大小如何變化？2.改變轉(zhuǎn)速，向心力大小如何變化？改變轉(zhuǎn)速，向心力大小如何變化？3. 改變半徑，向心力大小如何變化？改變半徑，向心力大小如何變化？1 1、決定向心力的因素：、決定向心力的因素： 質(zhì)量、圓周運動半徑、運動快慢質(zhì)量、圓周運動半徑、運動快慢2 2、實驗演示、實驗演示向心力演示儀介紹向心力演示儀介紹GNF小球圓周運動時的受力分析小球圓周運動時的受力分析實驗探究實驗探究數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)記錄（記錄數(shù)據(jù)的（記錄數(shù)據(jù)的表格

6、設(shè)計表格設(shè)計及數(shù)據(jù)記錄）及數(shù)據(jù)記錄）控制變量控制變量改變的物理量改變的物理量向心力大小向心力大小實驗結(jié)論實驗結(jié)論、r不變m改變、m不變r改變m、r不變改變F向mF向rF向2F向m2r取國際單位時取國際單位時F向=m2r3 3、向心力的大小、向心力的大小圓周運動所需的向心力的大小為：圓周運動所需的向心力的大小為：2Fmr 式中式中m是運動物體的質(zhì)量，是運動物體的質(zhì)量，r是運動物體轉(zhuǎn)動的半徑，是運動物體轉(zhuǎn)動的半徑，是轉(zhuǎn)動的角速度。是轉(zhuǎn)動的角速度。222 24 vvFmrrFmrTT 從從 看，好象看，好象F 跟跟r成正比，從成正比，從 看，看，好象好象F 跟跟r成反比。你如何認(rèn)識這個問題？成反比。

7、你如何認(rèn)識這個問題？2vFmr 2Fmr （三） 向心加速度 定義: : 由向心力產(chǎn)生的加速度叫向心加速度。由向心力產(chǎn)生的加速度叫向心加速度。 物理意義: 它是描述它是描述速度方向變化快慢速度方向變化快慢的物理量。的物理量。（2）方向：沿半徑指向圓心，時刻變化；沿半徑指向圓心，時刻變化； 勻速圓周是變加速運動。勻速圓周是變加速運動。2.2.大小和方向大小和方向 22224arvararT（1 1）大小：根據(jù)牛頓第二定律）大?。焊鶕?jù)牛頓第二定律 知：知：Fam閱讀課本閱讀課本p29.發(fā)展空間發(fā)展空間【基本思路基本思路】實驗實驗向心力向心力向心加速度向心加速度牛頓第二定律牛頓第二定律動力學(xué)：動力學(xué)

8、：運動學(xué)：運動學(xué)：運動狀態(tài)的改變運動狀態(tài)的改變向心加速度向心加速度牛頓第二定律牛頓第二定律向心力向心力（四）向心力、向心加速度的瞬時性（四）向心力、向心加速度的瞬時性 向心力和向心加速度也適用于一般圓向心力和向心加速度也適用于一般圓周運動，求解質(zhì)點在圓周的某一點時向心周運動，求解質(zhì)點在圓周的某一點時向心力和向心加速度的大小時，必須用該點的力和向心加速度的大小時，必須用該點的瞬時速度值。瞬時速度值。A.木塊受到圓盤對它的摩擦力，木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向背離圓盤中方向背離圓盤中心心B.木塊受到圓盤對它的摩擦力木塊受到圓盤對它的摩擦力方向指向圓盤中方向指向圓盤中心心C.因為木塊與圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動，所以它們之因為木塊與圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動，所以它們之間間 沒有摩擦力沒有摩擦力D.因為摩擦力總是阻礙物體運動的，所以木塊受因為摩擦力總是阻礙物體運動的，所以木塊受到到 圓盤對它的圓盤對它的摩擦力的方向與木塊運動方向相反摩擦力的方向與木塊運動方向相反 如圖如圖6.