開動腦筋,想想能不能用很輕的乒乓球提起較重的水瓶呢?
什么原因使質(zhì)量很輕的乒乓球提起較重的水瓶呢?
小球受哪些力?合外力有何特點?
手牽著輕繩讓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運動,手會有什么感覺?
分析:繩子對球有指向圓心的力
1.定義:做勻速圓周運動的物體一定受到一個指向圓心的合力,這個合力叫做向心力。
①方向時刻發(fā)生變化(始終指向圓心且與速度方向垂直)
②向心力的作用:只改變線速度的方向不改變速度大小
③向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的,它可以是某一個力,或者是幾個力的合力來提供。
受力分析時, 不能多出一個向心力。
F向=F合=mg tanθ
⑴向心力是根據(jù)效果命名的力,并不是一種新的性質(zhì)的力。
⑵向心力的來源:可以是重力、彈力、摩擦 力等各種性質(zhì)的力,也可以是幾個力的合力,還可以是某個力的分力。物體做勻速圓周運動時,由合力提供向心力。
向心力不是物體真實受到的一個力,不能說物體受到向心力的作用 ,只能說某個力或某幾個力提供了向心力。
1.保持小球的轉(zhuǎn)動半徑不變,改變角速度,向心力大小如何變化?
2.保持小球的角速度不變,改變轉(zhuǎn)動半徑,向心力大小如何變化?
3.通過實驗,你認(rèn)為做圓周運動的物體所受的向心力與哪些因素有關(guān)?
4.你是否可以設(shè)計出某種實驗方案,定量研究向心力的大小呢?
勻速轉(zhuǎn)動手柄,使變速塔輪以及長槽和短槽和槽內(nèi)的小球隨之勻速轉(zhuǎn)動,使小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂的擋板對小球的壓力提供。球?qū)醢宓姆醋饔昧Γㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒下降,從而露出標(biāo)尺。根據(jù)標(biāo)尺上露出的紅白相間等分標(biāo)記,可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值。
ω r一定,ma=2mb
m ω一定,ra=2rb
m r一定,2ωa=ωb
6.向心力大小計算公式:
方案二:用圓錐探究向心力的大小
方案三:用傳感器探究向心力的大小
①運動員旋轉(zhuǎn)過程中,鏈球的速度怎樣變化?
②通過觀察,你認(rèn)為鏈球從開始到拋出過程中,鏈球所受繩的拉力方向與速度方向是否垂直?
1.做變速圓周運動的物體所具有的加速度
at ——切向加速度,它改變速度的大小。an ——向心加速度,它改變速度的方向。
三、變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點
2.做變速圓周運動的物體所受的力
結(jié)論:同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就是變速圓周運動 ,勻速圓周運動切向加速度為零。
Ft ——切向分力,它產(chǎn)生切向加速度,改變速度的大小。Fn ——向心分力,它產(chǎn)生向心加速度,改變速度的方向。
當(dāng)物體做圓周運動的線速度逐漸減小時,物體所受合力的方向與速度方向的夾角是大于90°還是小于90°呢?
Ft與物體運動的速度反向,使得物體的速度越來越小;Fn指向圓心,提供物體做圓周運動所需的向心力,改變物體速度的方向。
處理方法: 把一般曲線分割為許多很短的小段,每一段都可以看作圓周的一部分.這樣,在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時,就可以采用圓周運動的分析方法進行處理了.
1.如圖所示,水平轉(zhuǎn)臺上放著一個紙箱A,當(dāng)轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時,紙箱相對轉(zhuǎn)臺靜止。關(guān)于這種情況下紙箱A的受力情況,下列說法正確的是( ?。〢.受重力、臺面的支持力、向心力和靜摩擦力B.受重力、臺面的支持力和靜摩擦力C.受重力和臺面的支持力D.受重力、臺面的支持力和向心力
【答案】B【詳解】當(dāng)轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時,紙箱相對轉(zhuǎn)臺靜止,所以紙箱A受重力、臺面的支持力和靜摩擦力,其中靜摩擦力提供紙箱隨轉(zhuǎn)臺一起做圓周運動的向心力,向心力是效果力,是一種力或幾種力的合力,不是某種性質(zhì)的力,因此ACD錯誤,B正確。故選B。
2.甲圖是洗衣機脫水桶甩干衣服的情境,乙圖是兩個圓錐擺,丙圖是完全相同的兩個小球在內(nèi)壁光滑的倒圓錐內(nèi)做勻速圓周運動。關(guān)于這三種圓周運動,下列說法正確的是( ?。〢.甲圖中衣服隨脫水桶一起勻速轉(zhuǎn)動的過程中,桶對衣服的摩擦力提供向心力B.乙圖中兩小球的線速度大小相等C.乙圖中兩小球具有相同的運動周期D.丙圖中球的角速度大于球的角速度

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2 向心力

版本: 人教版 (2019)

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