资源简介

(共36张PPT)
知识回顾
周期：T
频率：f
转速：n
知识回顾
观察思考
观察思考
观察思考
飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到了哪些力？
所受合力的方向有什么特点？
观察思考
大小相等
方向不断变化
线速度
匀速圆周运动
变速运动
一定有加速度
合外力不为零
观察思考
一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。用剪刀将细线剪断，观察小球的运动。你认为使小球做圆周运动的力指向何方？
G
FN
F
合力
做匀速圆周运动的物体合力始终指向圆心，与速度v垂直。这就是我们今天要学的第一个问题——向心力。
01
向心力
1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。
3. 方向：指向圆心(方向时刻变化)，向心力方向与速度方向垂直，是变力。
4. 作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2. 符号：Fn
O
F
F
F
v
v
v
O
02
向心力的来源
G
FN
F
拉力充当向心力
FN
mg
F静
小物块所受静摩擦力充当向心力
物体所受拉力充当向心力
物体所受到的的合力充当向心力
02
向心力的来源
O
F引
F合＝F引 ＝Fn
人造卫星绕地球做
（近似）匀速圆周运动
行星所受到的的合力充当向心力
02
向心力的来源
G
Ff
FN
ω
F合＝FN = Fn
物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力
物体所受支持力充当向心力
02
向心力的来源
小球所受绳子拉力和重力的合力充当向心力
圆锥摆
r
θ
O
G=mg
F合
F
F合＝mgtanθ = Fn
也可以说成拉力F在水平方向的分力充当向心力
试一试
把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。小球的向心力是由什么力提供的？
02
向心力的来源
小球在某一平面做匀速圆周运动
物体所受重力和支持力的合力充当向心力
竖直方向
水平方向
F合
ω
θ
θ
m
O
r
mg
N
物体所受支持力在水平方向上的分力充当向心力
Fn cosθ =G
F合＝Fn sinθ = Gtan θ
02
向心力的来源
玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力
在水平面内做匀速圆周运动（不计摩擦）
竖直方向
水平方向
玻璃球所受内壁支持力在水平方向上的分力充当向心力
Fn cosθ =G
F合＝Fn sinθ = Gtan θ
O'
O
R
θ
ω
m
mg
FN
F合
y
x
03
向心力的几点说明
1.向心力的来源：向心力可以是重力、弹力、摩擦 力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。
2.向心力是根据作用效果命名的，并不是一种新的性质的力。
3.向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。
01
感受向心力
将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动。此时，小球所受的向心力近似等于手通过绳对小球的拉力。换用不同质量的小球，并改变小球转动的速度和绳的长度，感受向心力的变化。
01
感受向心力
1.保持小球转动的速度和绳的长度不变，改变小球的质量，感受向心力的变化。
2.保持绳的长度和小球的质量不变，改变小球转动的速度，感受向心力的变化。
3.保持小球的质量和小球转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。
猜想：向心力大小可能与小球质量、转动速度、转动半径有关。
02
演示实验
02
演示实验
1.F与m的关系
保持r、ω一定
保持ω 、m一定
3.F与ω 的关系
保持m、 r一定
2.F与r的关系
实验方法:
控制变量法
03
实验结论
根据 推导向心力的另一表达式：
公式：
Fn＝mω2r
ω，R一定，F与m成正比
m，R一定，F与ω成正比
m， ω一定，F与R成正比
04
实验创新：传感器探究向心力的大小
01
变速圆周运动
运动员抛出链球的过程中，使链球越转越快，在链球速度比较大的时候，抛出链球，使链球运动的更远。
链球做变速圆周运动。
链球受力情况如何呢？
01
变速圆周运动的受力
O
O
Fn

F合
v
Fn

v
F合
当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。
速度增大的圆周运动
速度减小的圆周运动
向心分力Fn ，产生向心加速度an，只改变线速度方向。
切向分力Fτ ，产生切向加速度aτ，改变线速度的大小。
01
变速圆周运动的受力
O
O
Fn

F合
v
Fn

v
F合
匀速圆周运动：合外力全部用来提供向心力
变速圆周运动：合外力部分用来提供向心力
从向心力的来源看
02
轨迹和速率的关系
物体做变速圆周运动时：
当合外力与速度夹锐角时，物体线速度增加
当合外力与速度夹钝角时，物体线速度减小
当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。
03
一般的曲线运动
r1
r2
研究方法：把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。
试一试
一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M 向N 行驶，速度逐渐减小。图甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F 的四种方向，你认为哪种是正确的？为什么？
补充
用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
1.实验的基本原理？
2.实验需要的器材？
r
O'
O
θ
l
h
FT
G
F合
3.实验需要测量的数据有哪些？如何测量？
F合＝mg tanθ
小球所需向心力
验证：
从运动的角度求得Fn ；从受力的角度求得F合 ；将Fn 和F合 进行比较
钢球、细线、白纸、秒表、直尺
转n圈数所用时间t、h
补充
用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
r
O'
O
θ
l
h
1. h 并不等于纸面距悬点的高度
2. 小球与纸面不能接触
3. 测 t 时不能太久
4. 启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动
补充
用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
向心力：总结归纳
定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。
方向 ：指向圆心(方向时刻变化)，与速度方向垂直
大小：
变速圆周运动中的合力并非向心力

展开更多......

收起↑