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1、第五章 曲线运动 第七节 向心力 所受合外力_零 【复习】【复习】 什么是匀速圆周运动？ “匀速”的含义是什么？ 匀速圆周运动是 _速曲线运动变 运动状态改变 一定不等于 一定具有_。 加速度 匀速圆周的加速度特 点怎样呢 那么匀速圆周运动物体所受的合外 力有何特点？ ？ 一、感受向心力 阅读课本观察与思考： 看看 想想 牵绳的手有什么感觉？ 如果松手，将会 发生什么现象？ 增大或减小小物体的线速度，手的感觉有 什么感觉？ 受到一个拉力的作用，且力的方向_变化不断 地球受到地球受到 什么力的什么力的 作用作用? ? 这个力可这个力可 能沿什么能沿什么 方向方向? ? 应该受到指向太阳的引力作用
2、应该受到指向太阳的引力作用 小球受到小球受到 几个力的几个力的 作用作用? ? 这几个力这几个力 的合力沿的合力沿 什么方向什么方向 ? ? 小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力 的作用，其合力即为绳子的拉力，其方向指的作用，其合力即为绳子的拉力，其方向指 向圆心向圆心 O G N F 小球受力分析： O N与G相平衡，所 以合力为F O F F F V V V O 结论：物体做匀速圆 周运动，合外力指向圆 心，且与_垂直速度V 1、向心力定义： 做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆 心的合外力。 2、特点： 向心力的作用： 只改变线速度的方向（或产生向心
3、 加速度） 方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向 垂直） 向心力是根据力的作用效果来命名的，它不是具 有确定性质的某种力。 向心力通常由重力、弹力、摩擦 力中的某一个力，或几个力的合力 所提供。 3向心力的大小 Fn=m v2 r Fn=m2r F合man F合Fn an = v2 r 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 *9 （3）、对物体进进行受力分析，确定合 力指向圆圆心方向的分力,即确定向心力Fn 。 （2）、明确圆圆周运动动平面，确定运动动的 轨轨迹、圆圆心位置0及半径 r （1）、明确研究对对象 4、向心力来源的分 析思路： 图2 例：下列物体做匀速圆周运动
4、时，向心力分 别由什么力提供？ 、人造地球卫星绕地球运动时；万有引力 小球在光滑的水平桌面上运动；(如图1) 小球在水平面内运动；(如图2) 图1 细绳的拉力 小球重力和绳拉力的合力 5例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力 分别由什么力提供？ 玻璃球沿碗(透明)的内壁在水平面内运动；(如图 3)(不计摩擦) 使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速 圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。(如图4) 图3 图4 小球重力和内壁支持力的合力 台面的静摩擦力 O O 思 考 Fn Ft F合 v Fn Ft v F合 速度增大的 圆周运动 6 变 速 圆 周 运 动 速度减小的 圆周运动 匀速圆周运动
5、所受的合力提供向心力，方向始终 指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合 力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？ 当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时， 物体做变速圆周运动。 切向力Ft ：垂直半径方向的合力 向心力Fn ：沿着半径（或指向圆心）的合力 产生切向加速度，改变速度的大小 产生向心加速度，改变速度的方向 可以从向心加速度和 切向加速度的角度来 理解匀速圆周运动和 变速圆周运动。 仅有向心加速度的运 动是匀速圆周运动， 同时具有向心加速度 和切向加速度的圆周 运动是变速圆周运动 。 7变速圆周运动 FT G 匀速圆周运动 G N F 变速圆周运动 合力全部 提供向心力 合力部分
6、提供向心力 O Fn Ft F合 v 8 一 般 曲 线 运 动 运动轨迹既不是直线也不是圆周 的曲线运动称为一般曲线运动。 r1 r2 一般曲线运动 各个地方的弯 曲程度不一样 ，如何研究？ 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都 可以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不 一样，表明它们具有不同的曲率半径。在分析 质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周 运动的分析方法进行处理。 匀速圆周运动：匀速圆周运动： 变速圆周运动变速圆周运动： F F 向是 是 F F 合的指向圆心方向的分力 的指向圆心方向的分力 F F n 向心力的向心力的来源来源：可以是重力、弹力、摩擦：可以是重力、弹力、摩
7、擦 力等各种性质的力，也可以是几个力的力等各种性质的力，也可以是几个力的合力合力 ，还可以是某个力的还可以是某个力的分力分力。 物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心 力。力。 小结小结 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 *17 小小 结结 3、向心力的大小 2、向心力的作用效果： 1、向心力的方向： 4、变速圆周运动中的合力并非向心力 Fn=m v2 r Fn=m r2 Fn =m r 42 T 2 在匀速圆周运动中合力充当向心力 指向圆心 改变速度的方向 例例1 1：关于向心力说法中正确的是（：关于向心力说法中正确的是（ ） A A、物
8、体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力； B B、向心力不改变速度的大小；、向心力不改变速度的大小； C C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变 的；的； D D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力 以外的一种新的力以外的一种新的力 B 课堂练习课堂练习 B 1、如图所示，在匀速转动的水平转盘上 ，有一个相对于盘静止的物体，随盘一起 转动，关于它的受力情况，下列说法中正 确的是 （ ） A只受到重力和盘面的支持 力的作用; B只受到重力、支持力和静 摩擦力的作用; C除受
9、重力和支持力外，还受向心力的作用; D受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作 用. 巩固练习 2、汽车在水平路面上转弯，地面的摩擦力已 达最大，若汽车的速率增大为原来的2倍，则 汽车的转弯半经应（ ） A、至少增为原来的4倍 B、至少增至原来的2倍 C、减小到原来的2倍 D、减小到原来的1/2倍 A 解：地面的摩擦力提供汽车转弯的向心力， 由f=m2/r知：f2/r，即r应增至原来4倍。 3、用长度不同、材料相同的同样粗细的绳子各栓 着一质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运 动，则： （ ） A、两小球以相同线速度运动时，长绳易断 B、两小球以相同角速度运动时，短绳易断 C、两小球以相同角速
10、度运动时，长绳易断 D、不管怎样都是短绳易断。 C 4、汽车绕半经为24m的水平圆弧至多能以 12m/S的速率运动，求地面和车轮的动摩擦因素 =？ 解：mg=m2/r=2/gr=122/2410=0.6 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版副标题样式 58 例1：一个做匀速圆周运动的物体，如果保 持半径不变，使每秒转速增加到原来的2倍 所需向心力就比原来大3N，则物体原来的向 心力为多大？ 1N 例2：A、B两球都做匀速圆周运动，A球质 量为B球的3倍，A球在半径25cm的圆周上 运动，B球在半径16cm的圆周上运动，A球 转速为30r/min，B球转速为75r/min，求A 球所受向心力与B球所受向心力之比。 解： 讨论与交流 如图，取一条细绳，一端 系一个小球，另一端用手 挥动细绳，使小球做匀速圆周运动，小球受几个力 的作用？可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力 三个力的作用吗？为什么？ 不可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力 的作用。 因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力， 通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或几个 力的合力所提供。 所以小球只受两个力，重力和绳的拉力 mg T