物理必修 第二册2 向心力多媒体教学课件ppt

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圆周运动是一种变速运动
迫使物体做圆周运动的力的方向有何特点？
思考：一个小球在细线的牵引下，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动（小球与桌面上的阻力很小，可以忽略不计）。小球受到哪几个力作用？什么力使小球做匀速圆周运动？该力的方向指向何方？
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。
2.方向：指向圆心，向心力方向与速度方向垂直。
3.作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。
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物块随转盘一起做匀速圆周运动
几个力的合力提供向心力
一个力的分力提供向心力
向心力是根据力的作用效果命名的，它是由某个力或几个力的合力或某个力的分力提供的。
分析：在以下场景中，是什么力提供了物体做匀速圆周运动的向心力？
探究向心力大小的表达式
1.定性实验：感受向心力
（1）沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。
初步结论：向心力的大小与物体的质量、角速度、轨道半径等因素有关系。
（2）依次改变沙袋质量、沙袋转动的速度、绳的长度等，感受向心力的变化。
2. 定量实验：向心力Fn的大小与物体的质量m、角速度ω、轨道半径r有怎样的关系呢？
（1）向心力Fn ：套筒下降后露出的红白格数，可以粗测向心力之比。
2. 定量实验：向心力的大小与物体的质量m、角速度ω、轨道半径r有怎样的关系呢？
（2）角速度ω ：调节变速塔轮的半径比，可以获得不同的角速度比。
（3）轨道半径r ：长槽、短槽。
（4）质量m ：两个钢球和一个铝球。
实验过程：控制变量的方法
（1）在角速度、轨道半径不变的条件下，探究向心力与质量的关系：
实验结论：在ω、r不变的条件下， Fn ∝ m
（2）在角速度、质量不变的条件下，探究向心力与轨道半径的关系：
实验结论：在ω、m不变的条件下， Fn ∝ r
（3）在质量、轨道半径不变的条件下，探究向心力与角速度的关系：
实验结论：在m、r不变的条件下， Fn ∝ ω2
例：如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4 rad/s。盘面上距圆盘中心0.10 m的位置有一个质量为0.10 kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。求小物体所受静摩擦力的大小。
二、匀速圆周运动与变速圆周运动的受力特点：
匀速圆周运动（v大小不变）
变速圆周运动（v大小变化）
合力一定指向圆心（ F合=Fn ）只改变速度方向，不改变速度大小
合力不指向圆心（ F合 ≠ Fn ）
例：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，图中甲、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？
三、一般曲线运动的受力特点：
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。尽管这时曲线各个位置的弯曲程度不样，但在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法来处理了。
变速圆周运动：合力不指向圆心
作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小
匀速圆周运动：合力一定指向圆心
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。
课后作业：1. 教材30页习题。2. 用细绳、沙袋（或其他的小物体）自制教具，感受向心力与质量、角速度、轨道半径的关系。