高中物理向心力总结省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,第七节：向心力,第1页,2,、方向：,1,、定义：,一、向心力,做,匀速圆周运动,物体受到合外力指向圆心，这个力叫做,向心力,。,总指向圆心，与速度垂直，方向,不停改变,。,二、向心力大小,只改变速度方向，不改变速度大小。,第2页,保持,r,、,m,一定,F,n,与,关系,保持,r,、,一定,F,n,与,m,关系,保持,m,、,一定,F,n,与,r,关系,（,2,）,得出结论,：,保持,r,、,m,一定,F,n,2,保持,m,、,一定,F,n,r,保持,r,、,一定,F,n,m,F,n,km,2,r,验证向心力公式,:,（,1,）设计试验,：,控制变量法,第3页,O,小球受力分析：,轻绳栓一小球，在光滑水平面做匀速圆周运动。小球向心力起源？,O,G,F,N,F,向心力由小球受到桌面支持力,F,N,、小球重力,G,、绳子拉力,协力提供。,匀速圆周运动实例分析,向心力起源,F,向,=F,合,=F,第4页,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动,F,向,=F,合,=F,f,由小球受到重力、支持力、静摩擦力三个力,协力提供,。,即圆盘对木块静摩擦力,F,f,O,G,F,N,F,f,小球向心力起源,?,匀速圆周运动实例分析,向心力起源,第5页,圆锥摆,G,F,F,合,r,小球向心力起源,?,O,由小球受到绳子拉力,F,和重力,G,协力提供,，方向指向圆心,匀速圆周运动实例分析,向心力起源,第6页,女运动员在做匀速圆周运动时，向心力起源？,手拉力分力提供了向心力,匀速圆周运动实例分析,向心力起源,第7页,G,F,f,F,N,讨论：物块伴随圆桶一起匀速转动时，物块受力？物块向心力起源,?,物块做匀速圆周运动时，,协力提供向心力,，即桶对物块支持力。,匀速圆周运动实例分析,向心力起源,第8页,总结：,向心力是依据,效果,命名力，并不是一个新性质力。,向心力,起源,：能够是重力、弹力、摩擦力等各种性质力，也能够是几个力,协力,，,还能够是某个力,分力,。,物体做匀速圆周运动时，由协力提供向心力。,向心力不是物体真实受到一个力，不能说物体受到向心力作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。,第9页,三、变速圆周运动和普通曲线运动,阅读书本,P,21,思索回答以下问题：,变速圆周运动合外力也指向圆心吗？,变速圆周运动速度大小是怎么改变？,怎么分析研究普通曲线运动？,第10页,v,1,、做变速圆周运动物体所受协力特点：,F,F,n,F,t,F,t,切向分力，它产生切向加速度，改变速度大小,.,F,n,向心分力，它产生向心加速度，改变速度方向,.,加速,第11页,把普通曲线分割为许多极短小段，每一段都能够看作为一小段圆弧，而这些圆弧弯曲程度不一样，表明它们含有不一样曲率半径。在注意到这点区分之后，分析质点经过曲线上某位置运动时，就能够采取圆周运动分析方法对普通曲线运动进行处理了。,r,1,r,2,2,、处理普通曲线运动方法：,第12页,匀速圆周运动：,非匀速圆周运动：,F,向,是,F,合,指向圆心方向分力,F,n,向心力,起源,：能够是重力、弹力、摩擦力等各种性质力，也能够是几个力,协力,，,还能够是某个力,分力,。,物体做匀速圆周运动时，由协力提供向心力。,小结,第13页,例,1,：关于向心力说法中正确是（）,A,、物体因为做圆周运动而产生力叫向心力；,B,、向心力不改变速度大小；,C,、做匀速圆周运动物体所受向心力是不变；,D,、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外一个新力,B,练习,第14页,例,2,、甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为,12,转动半径之比为,12,在相同时间内甲转过,4,周，乙转过,3,周,.,则它们向心力之比为（）,A.14 B.23,C.49 D.916,C,第15页,例,3,、如图，半径为,r,圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒摩擦因数为,，现要使小橡皮不落下，则圆筒角速度最少多大？,解析：小橡皮受力分析如图。,小橡皮恰不下落时，有：,F,f,=mg,其中：,F,f,=F,N,而由向心力公式：,F,N,=m,2,r,解以上各式得：,G,F,f,F,N,第16页,例,4,长为,L,细线，拴一质量为,m,小球，小球一端固定于,O,1,点，让其在水平面内作匀速圆周运动，形成圆锥摆，如图所表示，求摆线与竖直方向成,时：,（,1,）摆线中拉力大小,（,2,）小球运动线速度大小,（,3,）小球做匀速圆周运动周期,第17页,试验,第18页,O,m,O,l,m,O,r,T,mg,F,合,mg,F,合,F,升,竖直方向,:,Tcos,mg,水平方向,:,F,合,=,m2l sin,竖直方向,:,F,升,cos,mg,水平方向,:,F,合,=,m2r,F,合,mg tan,第19页,O,O,R,m,m,O,r,mg,N,F,合,mg,N,F,合,F,合,mg tan,竖直方向,:,N cos,mg,水平方向,:,F,合,=,m2r,竖直方向：,N cos,mg,水平方向：,F,合,=,m2 R sin,第20页,1.,小球做,圆锥摆,时细绳长,L,，与竖直方向成,角，求小球做匀速圆周运动角速度,。,O,O,mg,T,F,L,小球做圆周运动半径,由牛顿第二定律：,即,：,R,解析,：,小球向心力由,T,和,G,协力提供,第21页,2.,如图所表示，一个内壁光滑圆锥形筒轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同小球,A,和,B,紧贴着内壁分别在图中所表示水平面内做匀速圆周运动，则,(),A.,球,A,线速度一定大于球,B,线速度,B.,球,A,角速度一定小于球,B,角速度,C.,球,A,运动周期一定小于球,B,运动周期,D.,球,A,对筒壁压力一定大于球,B,对筒壁压力,mg,N,F,AB,第22页,3.,质量为,m,小球，用长为,l,线悬挂在,O,点，在,O,点正下方处有一光滑钉子,O,，把小球拉到右侧某一位置释放，当小球第一次经过最低点,P,时,(),A,、小球速率突然减小,B,、小球角速度突然增大,C,、小球向心加速度突然增大,D,、摆线上张力突然增大,BCD,第23页,4.A,、,B,两个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为,A,质量为,m,，,B,质量为,2m,，,A,离轴为,R/2,，,B,离轴为,R,，则当圆台旋转时：,(,设,A,、,B,都没有滑动，以下列图所表示,)(),A.B,向心加速度是,A,向心加速度两倍,B.B,静摩擦力是,A,静摩擦力两倍,C.,当圆台转速增加时，,A,比,B,先滑动,D.,当圆台转速增加时，,B,比,A,先滑动,A,B,mg,N,f,A,A,B,f,f,4,=,AD,第24页,圆,周,运,动,速,匀,实,例,分,析,圆周运动中临界问题,第25页,本节课学习目标,1,、知道向心力是物体沿半径方向所受合外力提供。,2,、知道向心力、向心加速度公式也适合用于变速圆周运动。,3,、会在详细问题中分析向心力起源，并进行相关计算。,第26页,一、汽车过桥问题,1.,求汽车以速度,v,过半径为,r,拱桥时对拱桥压力？,N,G,第27页,例一、质量为,1000Kg,汽车以恒定速率,20m/s,经过半径为,100m,拱桥，如图所表示，求汽车在桥顶时对路面压力是多少？假如要使汽车对桥面压力为,0,，速度最少是多少？,长江大桥,第28页,一、汽车过桥问题,1.,汽车过拱桥,平抛,（,2,）当,时,N=0.,临界速度,（,1,）当 时，,NG,，失重，,v,越大，,N,越小,（,3,）当 时，物体做,_,运动,.,第29页,2.,求汽车过凹形路段最低点时对路面压力？,N,G,【,解,】G,和,N,协力提供汽车做圆周运动向心力，由牛顿第二定律得：,可见汽车速度越大对桥压力越大。,属超重现象,解得：,第30页,例一、质量为,1Kg,小球经过圆底部速度是,5m/s,，圆半径是,5m,，如图所表示，求小球受到协力和支持力。,v,第31页,一、汽车过桥问题,1.,汽车过拱桥,平抛,（,2,）当,时,N=0.,临界速度,（,1,）当 时，,NV,暂时,车轮对外轨有侧压力。,3.V,，杯底对水有一向下力作用，此时水作圆周运动所需向心力由和重力协力提供。,(3),当 时，,v,0,时：,当,v,v,0,时：,轮缘不受侧向压力,轮缘受到外轨向内挤压力,轮缘受到内轨向外挤压力,F,弹,F,弹第69页,问题、汽车转弯，情况又怎样呢？,假如汽车速度很大，会出现什么情况呢？有什么处理办法？,第70页,物体做圆周运动要满足什么条件？,当,F,合,=F,n,，做圆周运动,当,F,合,F,n,，做向心,(,近心,),运动,做离心运动,第71页,汽车转弯时办法：,把转弯处道路修成外高内低。,G,F,N,F,向,第72页,第73页,汽车过拱桥,F,N,F,合,=G,F,F,向,=mv,2,/r,由,F,合,=F,向,G,F,=mv,2,/r,F,=G,mv,2,/r,G,汽车过凸形桥,取向心加速度方向为正方向,第74页,思索与讨论,依据上面分析能够看出，汽车行驶速度越大，汽车对桥压力越小。试分析一下，当汽车速度不停增大时，会有什么现象发生呢？,依据牛顿第三定律：,F,压,=F,N,即：,由上式可知，,v,增大时，,F,压,减小，当 时，,F,压,=0,；当 时，汽车将脱离桥面，发生危险,。,第75页,思索与讨论,请你依据上面分析汽车经过凸形桥思绪，分析一下汽车经过凹形桥最低点时对桥压力。这时压力比汽车重量大还是小？,F,合,=F,G,F,向,=mv,2,/r,由,F,合,=F,向,F,G=mv,2,/r F,=G,mv,2,/r,G,V,V,第76页,比较三种桥面受力情况,F,N,=G,第77页,例：一辆质量 小轿车，驶过半径 一段圆弧形桥面，重力加速度 。求：,（,1,）若桥面为凹形，汽车以 速度经过桥面最低点时，对桥面压力是多大？,（,2,）若桥面为凸形，汽车以 速度经过桥面最高点时，对桥面压力是多大？,（,3,）汽车以多大速度经过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？,第78页,解圆周运动问题基本步骤,1.,确定作圆周运动物体作为研究对象。,2.,确定作圆周运动轨道平面、圆心位置,和半径。,3.,对研究对象进行受力分析画出受力示意,图。,4.,利用平行四边形定则或正交分解法（,取向心加速度方向为正方向,）求出向心力,F,。,5.,依据向心力公式，选择一个形式列方程,求解,第79页,思索与讨论：,地球能够看做一个巨大拱形桥，桥面半径就是地球半径。会不会出现这么情况：速度大到一定程度时，地面对车支持力是零？这时驾驶员与座椅之间压力是多少？,第80页,二、离心运动,A,做圆周运动物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐步远离圆心运动，这种运动就叫离心运动。,离心运动应用,第81页,生活中圆周运动,第82页,分析做圆周运动物体受力情况,O,mg,F,N,F,f,O,mg,F,N,提供向心力,受力分析,F,f,F,N,+mg,第83页,物体在水平面内圆周运动,汽车在倾斜路面转弯,N,G,F,向,mg,tan,=F,向,圆锥摆,L,m,G,F,向,mg,tan,=F,向,第84页,研究圆周运动思绪,从,“,供,”“,需,”,两方面来进行研究供,”,分析物体受力，求沿半径,方向合外力,“,需,”,确定物体轨道，定圆心、找,半径、用公式，求出所需向心力,“,供,”“,需,”,平衡则做圆周运动,第85页,弊端分析,一、火车转弯,内外轨道,一样高,F,由外侧轨道对车轮轮缘挤压力,F,提供,车轮介绍,第86页,车轮介绍,第87页,外轨略高于内轨,火车受力,垂直轨道面支持力,N,N,火车向心力起源,由,G,和,N,协力提供,h,竖直向下重力,G,G,F,第88页,N,h,F,L,如图示 知,h,L,转弯半径,R,车轮对内外轨都无压力,质量为,m,火车运行速率应该多大,?,火车拐弯应以要求速度行驶,第89页,火车行驶速率,vv,要求,当火车行驶速率,vv,要求,时，,当火车行驶速率,vv,要求,时，,G,N,N,火车行驶速率,vv,要求,时,G,N,N,外轨对轮缘有侧压力,；,内轨对轮缘有侧压力。,第90页,二、汽车过桥,1,2,3,第91页,汽车经过桥最高点时，,车对桥压力,以“凸形桥”为例分析：,第92页,1,、分析汽车受力情况,2,、找圆心,3,、确定,F,合,即,F,向心力,方向。,4,、列方程,N,G,F,合,=G-N,第93页,处理圆周运动问题普通步骤：,（,1,）明确研究对象，找出圆周平面，确定圆心和半径,（,2,）进行受力分析，画受力分析图,（,3,）找出在半径方向协力，即向心力,（,4,）用牛顿第二定律及向心力公式结合匀速圆周运动特点列方程求解,第94页,学生分析汽车经过最底点时车对桥,(,过水路面,),压力,第95页,小结,:,比较三种桥面受力情况 （超重？失重？）,N=G,第96页,影片中赛车经过凸起路面时，若降低事故，你能否求出赛车在最高点,最大,速度？,第97页,汽车速度增大,v,思维拓展,第98页,三、航天器中失重现象,思索：,1,、航天器在起动上升时，航天员处于超重还是失重状态？,2,、航天器在轨道正常运行时，航天员处于超重还是失重状态？,第99页,（,1,）航天器加速上升时,（,2,）航天器正常运行时，航天员受到地球引力和飞船坐舱支持力协力提供向心力,mg,航天员处于完全失重状态超重,第100页,思索：,有些人把航天器失重原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力。这种说法对吗？,上述观点是错误。正是因为地球引力存在，才使航天器连同其中人和物体围绕地球做圆周运动。若没有引力则不会绕地球做圆周运动。,第101页,做圆周运动物体，在向心力突然消失或合外力不足以提供做圆周运动向心力时，做逐步远离圆心运动，这种运动叫离心运动。,四、离心运动,第102页,2,、运动和力关系,（,1,）当,F,合,F,向,时，物体做匀速圆周运动,（,2,）当,F,合,0,时，物体沿切线方向飞出远离圆心,（,3,）当,F,合,F,向,时，物体做逐步远离圆心运动,第103页,3,、离心运动,应用,离心干燥器,离心沉淀器,第104页,（,4,）离心运动预防：,汽车在公路转弯处限速,转动砂轮、飞轮限速,思索：,假如物体实际提供协力大于所需向心力，物体将做何运动？,第105页,课堂训练,1.,如图所表示，质量分别为,2m,、,m,、,m,A,、,B,、,C,放在水平圆盘上，随圆盘在水平面内做圆周运动，转动半径分别为,r,、,r,、,2r,，当转速逐步增大时，问哪一个物体首先开始滑动,.,A,C,B,第106页,物体做匀速圆周运动时,当物体刚好滑动时,物体能否滑动与,m,无关,r,大易滑动，,故,C,物体首先开始滑动,.,第107页,2,、如图已知：,A,、,B,、,C,三球质量相等，,A,、,B,将,OC,三等分,.,求：,OA,、,AB,、,BC,三段绳所受拉力之比,.,第108页,解题关键点：,三球,相等,隔离法,对,C,：,对,B,：,对,A,：,r,A,r,B,r,C,=123,T,A,T,B,T,C,=653,第109页,