2.2向心力向心加速度详解.ppt

2.2向心力 向心加速度 小实验: 拉住绳子一端，使小球在桌面上做匀速圆周运动。 观察与思考： 1、小球为何做匀速圆周运动？ 2、一旦线断或松手，结果如何？ 观察与思考： 3、小球受到哪些力作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？ O 受力分析： O 结论： FN与G相抵消，所以合力为F，方向总是沿半径指向圆心，其作用是改变速度的方向。 FN G F 结论：匀速圆周运动合外力指向圆心，与速度V垂直,只改变速度的方向。 O F合 F合 F合 V V V O 力与运动分析： 3 .向心力的作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小. 一、向心力 1 、作匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，我们把这个力叫做向心力。 2 、向心力的方向：与速度垂直，始终指向圆心（方向不断变化）。 向心力是效果力而不是新的性质力！！！ 例如，卫 星 绕 地 球 运 行 F F F 地 球对卫 星的引力作为向心力 4.向心力的来源： 物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动 G N f 转盘对物体的摩擦力作为向心力 圆锥摆 F r θ O F合 G 重力和拉力的合力作为向心力 圆锥摆 r θ O F G F1 F2 拉力的水平分力作为向心力 实验探究： 向心力大小与哪些因素有关？ 转动手柄 变速塔轮 变速塔轮 长槽 短槽 横臂挡板 弹簧测力套筒 标尺 向心力演示器构造 原理分析： 小 球 静 止 G FN G 匀 速 圆 周 运 动 FN F′ F 原理分析： 实验方法——控制因素（变量）法 1.F与m的关系 保持r、ω一定 2.F与r的关系 保持m、ω一定 3.F与ω的关系 保持r、m一定 结论： F与m成正比 结论:F与r成正比 结论： F与ω2成正比 各量均用国际制单位表示，则K=1 F=mrω2 由于 ω=V/r 所以 F=mV2/r 由于 ω=2π/T 所以 F=mr(2π/T) 2 由于 ω=2πf=2πn 所以 F=mr(2πf) 2 或 F=mr(2πn) 2 二. 向心加速度 ⒈ 定义: 由向心力产生的加速度叫向心加速度。 ⒉ 方向: 沿半径指向圆心,方向不断 变化 3.大小: 4. 物理意义: 它描述是速度方向变化快慢的物理量。 根据: Fn=man和Fn=mω2r 得an =rω2 =V2/r=r(2π/T)2=r(2πf)2=r(2πn)2 5.an与r的关系图象:如图(a)(b)所示由an－r图象可以看出：an与r成正比还是反比，要看是ω恒定还是v恒定 6.向心加速度an与合加速度a的关系: （1）物体做匀速圆周运动时，向心加速度an就是合加速度a （2）物体做变速圆周运动时，合加速度a既有切向加速度aτ，又有向心加速度an，即向心加速度an是合加速度的分量。 1.关于向心加速度的说法正确的是(　　) A．向心加速度越大，物体速率变化越快 B．向心加速度的大小与轨道半径成反比 C．向心加速度的方向始终与速度方向垂直 D．在匀速圆周运动中向心加速度是恒量 课堂练习 答案： C 2.如图是甲、乙两球做匀速圆周运动时，向心加速度随半径变化的图象，其中图线甲为一双曲线．由图象可以知道(　　 ) A.甲球运动时，线速度大小保持不变 B.甲球运动时，角速度大小保持不变 C.乙球运动时，线速度大小保持不变 D.乙球运动时，角速度大小保持不变 答案： AD 3.在图中，A、B为咬合传动的两齿轮，rA＝2rB，则A、B两轮边缘上两点的(　　) A．角速度之比为2∶1 B．向心加速度之比为1∶2 C．周期之比为1∶2 D．转速之比为2∶1 答案： B 4.如图所示，O1为皮带传动的主动轮的轴心，轮半径为r1，O2为从动轮的轴心，轮半径为r2，r3为固定在从动轮上的小轮半径．已知r2＝2r1，r3＝1.5r1.A、B、C分别是3个轮边缘上的点，则质点A、B、C的向心加速度之比是(假设皮带不打滑)(　　) A．1∶2∶3　　　　B．2∶4∶3 C．8∶4∶3 D．3∶6∶2 答案： C 5.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可以看成圆弧，如图所示，如果这段圆弧的半径r＝800 m，飞行员承受的加速度为8g.飞机在最低点P的速率不得超过多少？(g取10 m/s2) 答案：253 m/s 物体随盘做匀速圆周运动 物体随盘做匀速圆周运动