物理第2節(jié) 科學(xué)探究:向心力優(yōu)質(zhì)課件ppt

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合外力（加速度)與速度方向同一直線
合外力(加速度）與速度方向不在同一直線
探究影響向心力大小的因素
拉力與速度垂直，始終指向圓心。
拉力不做功，只改變運(yùn)動(dòng)的方向，不改變速度的大小
1、定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到指向圓心的力的作用，這個(gè)力就叫作向心力。
3、特點(diǎn)：只改變線速度的方向，不改變速度的大小。向心力不做功
2、方向：始終指向圓心。是變力。
F合＝F引
向心力是按照效果命名的力，并不是物體額外受到的一個(gè)力；受力分析時(shí), 不能多出一個(gè)向心力。
4、向心力的來(lái)源：可以是重力、彈力、摩擦力，也可以是幾個(gè)力的合力。
5、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體合外力做為向心力。
請(qǐng)分析下列向心力的來(lái)源
為什么轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)吸管不下落？
如果轉(zhuǎn)速變小，吸管會(huì)下落嗎？
物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力與物體質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑以及角速度有關(guān)。
探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需要的向心力 F 與其質(zhì)量 m、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑 r 和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 ω 之間的關(guān)系。
把兩個(gè)質(zhì)量不同的小球分別放在長(zhǎng)槽和短槽上，調(diào)整塔輪上的皮帶和小球位置，使兩球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑和角速度都相同。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，觀察向心力的大小與質(zhì)量的關(guān)系。
換兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，使兩球的角速度相同。再增大長(zhǎng)槽上小球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，使兩球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不同。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，觀察向心力的大小與半徑的關(guān)系。
換兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，使兩球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同。調(diào)整皮帶位置，使兩球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度不同。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，觀察向心力的大小與角速度的關(guān)系。
做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比、與轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑成正比、與角速度的平方成正比。
【進(jìn)一步研究可得出】 勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的大小為：
式中m是運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量，r是運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑，ω是轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。
①方向必定指向圓心，是變量
②只改變速度的方向，不改變速度的大小
③公式也適用于非勻速圓周運(yùn)動(dòng)
一般飛行員能承受的最大向心加速度的大小約為 6g。在飛行表演中，飛機(jī)某次水平轉(zhuǎn)彎時(shí)，可視為在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若飛機(jī)以 150 m/s 的速度飛行，在該次水平轉(zhuǎn)彎過(guò)程中向心加速度為 6g，取重力加速度 g = 9.8 m/s2，飛機(jī)水平轉(zhuǎn)彎半徑至少為多少 ?
由題意可知，v = 150 m/s，a = 6g = 6×9.8 m/s2 = 58.8 m/s2。
飛機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑與線速度和向心加速度有關(guān)。此題的轉(zhuǎn)彎半徑是針對(duì)比較極端情況的結(jié)果。對(duì)于客機(jī)，轉(zhuǎn)彎半徑的設(shè)計(jì)須考慮安全系數(shù)及乘客的舒適度等諸多因素，轉(zhuǎn)彎半徑通常較大。
若水平圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度 ω = 0.6 rad/s，質(zhì)量為 30 kg 的小孩坐在距離軸心 1 m 處隨圓臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。小孩的向心加速度為多大？小孩受到的靜摩擦力為多大？
由題意可知，ω = 0.6 rad/s，r=1m。