理解向心力概念知道向心力是根据力的作用效果命名.ppt

西樵高级中学 方红德,粤教版必修二第二章第二节,向心力,1、理解向心力概念？知道向心力是根据力的作用效果命名的；,一、学习目标,2、理解向心力大小跟哪些因素有关；会计算简单情境的向心力;,3、理解向心加速度的概念，会计算简单情境的向心加速度；,二、观察与思考（一）,公路或铁路的转弯处为什么要设计成里低外高?,摩托车转弯时,驾驶员为什么要向里倾斜?,二、观察与思考（二）,1、感受小球的向心力（课本P33） 用细绳的一端拴住一个小球，绳的另一端用手按住，让小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。 牵绳的手是否感受到了绳的拉力？ 小球受到几个力的作用？ 小球合外力大小等于哪个力的大小？ 小球受到的合外力方向指向哪里？,实验时手感受到细绳拉力作用；由受力分析可知，小球受三个力作用，N与G相互平衡，合外力大小等于细绳拉力F大小，方向指向圆心。这个指向圆心的合力就叫向心力。做圆周运动的物体都需要向心力。,三、感受向心力,2、研究向心力的来源（1）,由受力分析可知，桌面的静摩擦力提供向心力,做圆周运动的物体都需要向心力，那么物体随转盘转动时是谁提供向心力呢？,2、研究向心力的来源（2）,由受力分析可知，绳的拉力和球重力的合力提供向心力,小球做圆锥摆运动时，谁提供了向心力呢？,2、研究向心力的来源（3）,G,N,由受力分析可知，静摩擦力提供向心力,f,f,f,汽车水平转弯运动时，谁提供了向心力呢？,2、研究向心力的来源（4）,由受力分析可知，是万有引力提供向心力,天体做圆周运动时，谁提供了向心力呢？,由向心力的来源分析可知，某一个力或某几个力的合力都可以充当（或提供）向心力，向心力并不是额外的又一种力，向心力是一种效果力，它根据力的效果命名的。,结论：匀速圆周运动向心力F的方向指向圆心，与速度V的方向垂直，向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。,O,F,F,F,V,V,V,3、研究向心力的作用效果(改变了什么)：,（1）向心力的定义：做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向圆心，这个合外力就叫做向心力； （2）向心力的方向：方向总是指向圆心，方向与速度方向垂直，方向不断改变； （3）向心力的来源：向心力可以是某一个力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。所以向心力是按效果命名的力； （4）向心力的作用：只改变速度的方向，不改变速度的大小； （5）向心力是变力：向心力是矢量，它的大小虽然不变，但它的方向时刻改变，所以向心力是变力 ；,4、实验小结：,物体做圆周运动时都需要外界提供向心力，那么，向心力的大小跟物体的质量及与描述圆周运动的半径r角速度线速度v等物理量之间有什么有关呢？下面开始研究向心力大小与哪些因素有关。 研究向心力有多种实验方式，本节课我们采用向心力演示器装置（如图一）来研究向心力大小与物体质量、半径和角速度大小的关系。其它的实验方法，如课本P34所示的（图二）等，同学们可以自行探究。,四、【实验探究】研究向心力大小与什么因素有关：,图二,图一,1、演示向心力大小的实验（采用控制变量法）,越大，F越大,2、实验的结论：向心力大小与质量、半径和角速度大小都有关。,r越大，F越大,m越大，F越大,再由 推导向心力的另一表达式,3、匀速圆周运动的向心力公式：,说明F向的大小与质量、半径和线速度大小有关。,（2）公式：,（1）公式：,由演示实验可知：质量、半径和角速度越大，向心力就越大，可以证明向心力的公式如下（证明过程略）。,说明F向的大小与质量、半径和角速度大小有关。,五、匀速圆周运动加速度公式的推导,【说明】 匀速圆周运动的加速度是由向心力产生的，所以其方向必定指向圆心，所以匀速圆周运动的加速度又称为向心加速度。 向心加速度方向也与速度方向垂直，它只改变速度的方向，不改变速度的大小。 向心加速度的方向是不断变化的，所以向心加速度是变量。,(4) 向心力和向心加速度公式虽然是从匀变速圆周运动中推导出来,但它也适用于非匀变速圆周运动的计算,（1）汽车在水平路面上转弯时，向心力和向心加速度的计算,1、汽车转弯时向心力的计算？,六、向心力和向心加速度的计算,由牛顿第二定律可得：,（2）汽车在倾斜（里低外高）路面上转弯，向心力和向心加速度的计算（假设向心力完全由支持力与重力的合力F合来提供）,受力分析如图所示，则有：,课堂小结,1、向心力的概念：做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向圆心，这个合外力就叫做向心力。向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小；向心力是变力；向心力是根据力的效果命名的；,2、向心加速度的方向始终指向圆心。向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小；向心加速度是变量。,说明： 向心力和向心加速度公式虽然是从匀变速圆周运动中推导出来,但它也适用于非匀变速圆周运动的计算,3、两个公式,1、关于向心力说法中正确的是（ ） A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力； B、向心力不改变速度的大小,只改变速度的方向； C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的； D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力；,B,六、巩固练习,2.物体做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（ ） A、物体必须受到恒力作用； B、物体所受合力必须等于零； C、物体所受合力的大小可能变化； D、物体所受合力大小不变，方向不断改变.,D,4、下列关于向心加速度的说法中，正确的是（ ） A、向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 B、向心加速度的方向保持不变 C、在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D、在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化,3、如图所示，用细绳拴一小球在光滑桌面上绕一铁钉(系一绳套)做匀速圆周运动，关于小球的受力，下列说法正确的是( ) A、重力、支持力 B、重力、支持力、绳子拉力 C、重力、支持力、绳子拉力和向心力 D、重力、支持力、向心力,B,A,6、思考：从看 ，好象F 跟r成正比，从看 ，好象F 跟r成反比。你如何认识这个问题？（提示：从控制的物理量方面思考）,5、向心力与质量、角速度、线速度和半径的关系，下列说法错误的是（ ）