Transcript 向心力与向心加速度

第2节
向心力与向心加速度
“玻璃杯搬乒乓球”游戏
为什么转动快的乒乓
球不会掉?
实验视频
演示实验１：小球在圆槽内做圆周运动。
对小球受力分析：
F
N
O
F
F
G
N与G作用效果相抵消，弹力F
使小球做圆周运动。
演示实验2：轻绳栓一小球,在光滑水平面上做
圆周运动。
想一想
什么力使小球做圆周运动？
对小球受力分析：
F
N
O
F
F
G
N与G作用效果相抵消，拉力F
使小球做圆周运动。
演示实验 3： 木块随转盘一起在水平面做
圆周运动
ω
N
f
O
G
想一想: 什么力使木块做圆周运动？
N与G作用效果相抵消，静摩擦力f 使
小球做圆周运动。
小
球
弹 力
O
F
N
G
小
球 圆周运动
木 块
拉 力
静 摩
擦 力
“玻璃杯搬乒乓球”游戏
对乒乓球受力分析：
竖直向下的重力 G
垂直斜面向上的支持力 N
G
N
F
N与G的合力提供乒乓球做圆周运动
所需的沿半径指向圆心的力
小
球
弹力
O
F
N
G
圆
小
球
周
运
木 块
乒乓球
动
拉力
静摩
擦力
N、G合力
第2节 向心力与向心加速度
一.向心力及其方向
1.定义：做匀速圆周运动的物体一定要受
到一个始终指向圆心等效力的作用，这个
力叫向心力。
第2节 向心力与向心加速度
一.向心力及其方向
1.定义：做匀速圆周运动的物体一定要受
到一个始终指向圆心等效力的作用，这个
力叫向心力。
2.特点：
V
F
方向始终指向圆心，与V垂直。
方向时刻发生变化，是变力。 V
O
O F
F
V
V
小球受到的拉力F ：
F
始终指向圆心，
O
O
F
并与速度V垂直。
F
V
F
V
V
V
3.作用效果: 只改变 V 的方向
F
不改变 V 的大小
O
O F
F
V
V
注意：
1、向心力通常由某个力，或几个力的合力所提供。
2、向心力是根据力的作用效果来命名的，受力分析时
不要把向心力当作一个特殊的力。
摩擦力实验
V
想一想:
F
拉力F是否会改
变V的大小？
O
O
F
V
F
F
V
V
二.向心力的大小
1、探究:向心力F可能与哪些因素有关呢？
2、猜想: F可能与m r ω有关.
3、设计实验
4、进行实验与收集证据
定性研究向心力

【实验仪器】

【实验内容】猜测向心力的大小与哪些因素有
关
定量研究向心力

实验探究：向心力F与质量m、半径r、角速
度ω之间的定量关系
如何研究定量关系？
探究
控制
改变
F与m的关系
r,ω一定
m不同
F∝m
F与r的关系
m,ω一定
r不同
F∝r
F与ω的关系
m,r一定
ω不同
结论
ω越大，
F越大
5、分析与论证
F∝m
∴
F∝r
F∝ω2
F∝mrω2
F=kmrω2
(公式中各物理量都取国际单位制的单位)
m——kg
r——m
F=mrω2
ω——rad/s
k=1
根据F＝mrω2 推导出F与v之间的关系式
2
v
v
v  r  F  mr  mr   m
r
r
2
2
摩擦力实验
二.向心力的大小
F  m r
2
2
或
v
F m
r
三.向心加速度
a  r
2
或
2
v
a
r
v0
v0
A
mg
vy
mg
v0
A
vA
F
B
v0
B
mg
vy
Mg大小与方向都不变
匀变速运动
vB
F方向不断改变
加速度方向不断
改变的变加速运动
二.向心力的大小
F  m r
2
2
或
v
F m
r
三.向心加速度
a  r
2
或
2
v
a
r
注意：
向心力与向心加速度的公式不仅适用于匀速圆周运动，
也适用于一般的圆周运动。
例： 在航空竞赛场里，由一系列路标塔指
示飞机的飞行路径。在飞机转弯时，飞行员能
承受的最大向心加速度大小约为6g（g为重力加
速度）。设一飞机以150m/s的速度飞行。当加
速度为6g时，其路标塔转弯半径应该为多少？
382.7m
1、用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中
正确的是（BC ）
A 在线速度一定情况下，线越长越易断
B 在线速度一定情况下，线越短越易断
C 在角速度一定情况下，线越长越易断
D 在角速度一定情况下，线越短越易断
2、要使一个3千克的物体，以4m/s的速度在半径为2米
的圆周上做匀速圆周运动，要多大的向心力？ 24牛
ω
FN
f
O
f
G
3、质量为m=1kg
的物体相对转盘静
止，随盘做匀速圆
周运动的角速度
ω=2rad/s,如果物体
到转盘圆心的距离
为R=0.5m,求物体
受到的静摩擦力大
小.
小结
一.向心力及其方向
V
1.定义：做匀速圆周运动的物体一定要
受到一个始终指向圆心等效力的作用，
这个力叫向心力。
2.特点：方向始终指向圆心，与V垂直。
方向时刻发生变化，
二.向心力的大小
2
2
v
或 F m
F  m r
r
三.向心加速度
a  r
2
或
v2
a
r
F
O
O F
F
V
V
作业
课本P74-75：
1、2、4做在书上，
3、5做在作业纸上。