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1、2向心力第六章 圆周运动2导入新课观看视频-空中飞椅思考：1.飞椅与人在静止时受到哪些力，这些力的合力是怎样的？2.飞椅与人一起做匀速圆周 运动运动的过程中受到了 哪些力？所受合力的方向 有什么特点?3交流讨论1.圆周运动是匀速运动还是变速运动，合力是否为零？一、向心力2.实验探究：问题1：你牵细线的手有什么感觉，小球受到细线拉力的方向有什么特点？问题2：突然松手，观察发生什么现象？拉力的方向指向圆心松手后，小球沿切线方向做直线运动4一、向心力问题3：你认为使小球做圆周运动的力指向何方？问题4：小球受到哪些力的作用，向心力是哪个力提供的？使小球做圆周运动的力指向圆心小球受重力、支持力和拉力，向
2、心力由拉力提供5一、向心力3.空中飞椅与人静止时，受到哪些力的作用，合力为多少，飞椅与人一起做圆周运动时受到哪些力的作用，合力的方向怎样，向心力是由什么力提供的？静止时，受重力和绳的拉力，合力为零。圆周运动时，受重力和绳的拉力，合力水平，指向圆心，向心力由重力和拉力的合力提供OOmgTFLR6梳理深化一、向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向 ，这个 的力就叫作向心力。2.方向：始终指向_，与线速度方向_，是时刻_的.一、向心力圆心指向圆心圆心垂直变化OOmgTFLR7一、向心力3.效果力：向心力方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变速度的_，只改变速度的_。向心力是根据力的
3、作用_来命名。4.向心力的来源：物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿_方向的力提供，可能是_也可能是某个力的_或某些力的_。指向圆心某个力分力合力大小方向效果OOmgTFLR8巩固提升例1.关于做圆周运动的物体所需的向心力，下列说法正确的是（）A.向心力方向与物体的速度方向相同 B.向心力方向与物体的速度方向相反C.向心力方向总是保持不变 D.向心力只改变速度方向，不改变速度大小一、向心力【解析】向心力方向指向圆心，速度方向沿切线方向，二者相互垂直，所以A、B错，向心力方向时刻改变，所以C错，向心力方向与速度方向垂直，所以只改变速度的方向不改变速度的大小，所以D对。D9练习1.关于匀速圆周
4、运动的向心力，下列说法错误的是（）A.向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的B.向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力 的分力C.对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力D.向心力的效果是改变质点的线速度的方向一、向心力C10例2.如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是（）A.受重力和台面的持力B.受重力、台面的支持力和向心力C.受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力D.受重力、台面的支持力和静摩擦力一、向心力DNmgf11练习2.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，关于物体的受
5、力情况，下列说法正确的是（）A.重力、弹力、摩擦力B.重力、弹力、摩擦力、向心力C.重力、弹力、向心力D.重力、摩擦力、向心力一、向心力AmgFfFN12交流交流讨论讨论1.课堂实验：感受向心力在绳子的一端栓一个小沙袋（或其他小物体），另一端握在手中。将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动，此时沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力，更换沙袋的质量和绳长及速度，感受向心力的变化。问题1：你认为向心力的大小与哪些因素有关？二、向心力的大小物体的质量、圆周运动的半径及速度13二、向心力的大小演示实验：向心力的大小 问题1.用质量比为2：1的钢球和铝球，使它们运动的半径r和角速度相同，观察得
6、到露出的红白相间方格数，向心力与质量什么关系？问题2.当质量与角速度相同时，使它们运动半径不同，观察得到露出的红白相间方格数，向心力与半径什么关系？当半径和角速度一定时，向心力与质量成正比当质量与角速度一定时，向心力与半径成正比控制变量法控制变量法14二、向心力的大小问题3.当质量与半径相同时，使它们运动的角速度不同，观察得到露出的红白相间方格数，向心力与角速度什么关系？当质量与半径一定时，向心力与角速度的平方成正比15梳理深化 匀速圆周运动所需向心力的大小为二、向心力的大小式中m是运动物体的质量，r是运动物体转动的半径，是转动的角速度。式中v是物体圆周运动线速度的大小。【讨论】从看，F跟r成
7、正比，从看，F跟r成反比。你如何认识这个问题？控制变量16巩固提升例3.图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施，若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO转动，设绳长l10m，质点的质量m60kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d4.0m，转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角37，不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin370.6,cos370.8，g10m/s2，求质点与转盘一起做匀速圆周运动时：二、向心力的大小17解析：(1)如图所示，对人和座椅进行受力分析，图中F为绳子的拉力。在竖直
8、方向：Fcos37mg0解得F750N。二、向心力的大小（1）绳子拉力的大小；（2）转盘角速度的大小。18(2)人和座椅在水平面内做匀速圆周运动，重力和绳子拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有mgtan37m2R，Rdlsin37联立解得：rad/s。【答案】(1)750N；(2)rad/s二、向心力的大小19练习3、用长为L的轻绳一端拴住物体，使物体在某一水平面内作匀速圆周运动，但悬点不在此水平面内，如图所示，绳与竖直方向成角。分析以下问题：(1)什么力提供向心力？请计算合力的大小。(2)求物体做匀速圆周运动的角速度、线速度二、向心力的大小OOLR(1)重力和拉力的合力提供向心力。合力为
9、(2)20三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点交流讨论1.视频：仔细观察掷链球的视频，分析在加速圆周运动时绳的拉力是否完全与球的运动方向垂直，以及在“做一做”实验中，沙袋加速时，绳子牵引沙袋方向与沙袋运动的方向是否完全垂直？如果不垂直，偏向哪侧？不垂直，偏向速度的方向21三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点交流讨论2.如果是减速圆周运动，合力是否与运动方向垂直，偏向哪侧？3.在研究一般的曲线运动时，可以把这条曲线分割成很多很短的小段，质点在每一小段的运动都可以看成圆周运动的一部分，试分析质点的受力方向？不垂直，偏向速度的反方向合力指向运动轨迹内侧22梳理深化1.把做变速圆周运动物体所受
10、的合力沿切线方向和法线方向正交分解正交分解，得到一个沿法线方向的分力Fn和一个沿切线方向的分力Ft。Fn提供向心力，只改变速度的方向，Ft只改变速度的大小。2.加速圆周运动时合力沿切线方向的分力与速度方向相同，减速圆周运动时合力沿切线方向的力与速度的方向相反。3.做曲线运动的物体合力指向曲线内侧。三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点23巩固提升例4.一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，下图中A、B、C、D分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，正确的是（）AB C D三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点CFMNMNMNMNFFF24巩固提升练习4.如图所示，物
11、体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点，这时突然使它所受的力反向，但大小不变，即由F变为-F，在此力的作用下，物体以后的运动情况，下列说法正确的是()A.物体可能沿曲线Ba运动B.物体可能沿曲线Bb运动C.物体可能沿曲线Bc运动D.物体可能沿原曲线BA运动三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点CABabc25课堂小结向心力向心力定义方向：指向圆心效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小来源：可以由某一力提供，也可以由几个力的合力或分力提供公式 或变速圆周运动和一般的曲线运动切向分力与速度共线，改变速度的大小法向分力与速度垂直，改变速度的方向向心力大小26课外拓展1.图甲是中国家家户户都有的团
12、圆桌。餐桌上放一半径为图甲是中国家家户户都有的团圆桌。餐桌上放一半径为r=0.6m可绕中心轴转动的圆盘，近似认为餐桌与圆盘在同一水平面内，可绕中心轴转动的圆盘，近似认为餐桌与圆盘在同一水平面内，忽略两者之间的间隙，如图乙。将某小物体放置在圆盘边缘，该忽略两者之间的间隙，如图乙。将某小物体放置在圆盘边缘，该物体与圆盘的动摩擦因数为物体与圆盘的动摩擦因数为=0.6，设小物体与圆盘以及餐桌之间，设小物体与圆盘以及餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求缓慢增大圆盘的速度，物体从圆盘上甩出的速度。求缓慢增大圆盘的速度，物体从圆盘上甩出的速度。27课外拓展【解析】【解析】由
13、题意可得，当小物体在圆盘上随圆盘一起转动时，由题意可得，当小物体在圆盘上随圆盘一起转动时，圆盘对小物体的静摩擦力提供向心力，所以随着圆盘转速的增圆盘对小物体的静摩擦力提供向心力，所以随着圆盘转速的增大，小物体受到的静摩擦力增大。当静摩擦力最大时，小物体大，小物体受到的静摩擦力增大。当静摩擦力最大时，小物体即将滑落，此时圆盘的角速度达到最大，为：即将滑落，此时圆盘的角速度达到最大，为：两式联立可得：两式联立可得：所以速度为：所以速度为：282.直径为0.5m的洗衣机脱水筒以40rad/s的角速度转动，一衣物贴着桶壁相对桶壁静止。（g取10m/s2）分析以下问题：衣物受到哪些力的作用，什么力提供向心力？洗衣机中的衣物对筒壁的压力是其重力的几倍？若衣物与圆筒之间的动摩擦因数为0.1，要使衣物不下落，则圆筒转动的角速度至少应为多少？课外拓展OOA29课外拓展【解析】【解析】选衣物为研究对象，受重力，弹力和摩擦力，弹力选衣物为研究对象，受重力，弹力和摩擦力，弹力提供提供向心力。向心力。由向心力公式得：由向心力公式得：即即衣物对筒壁压力为其重力的衣物对筒壁压力为其重力的40倍倍