人教版必修二57生活中的圓周運(yùn)動(dòng)word教案3(已修改)
2024-12-19 10:00 本頁(yè)面
【正文】 第 7 節(jié) 向心力 【知識(shí)要點(diǎn)】 向心力的概念 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體不沿直線飛去而是沿著一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明這個(gè)物體必然受到了外力的作用。用繩系著的物體在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，是由于繩子對(duì)它有拉力作用，不難想像，如在某時(shí)刻剪斷細(xì)繩，那物體必然沿切線方向飛出做勻速直線運(yùn)動(dòng)；如果月球不受地球?qū)λ奈?，則月球不受任何外力的作用（其它天體對(duì)月球的吸引力很小，可忽略），月球必然不會(huì)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，而是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，離地球越來(lái)越遠(yuǎn)。 由于物體做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，至少速度的方向在不斷變化，所以物體一定具有加速度。做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的物體，其加速度的方向始終指向圓心，根據(jù)牛頓第二定律，力是產(chǎn)生加速度的原因，所以物體一定受到了指向圓心的合力，這個(gè)合力叫做 向心力 。 向心力的表達(dá)式 設(shè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度為 a n，所受向心力為 Fn，根據(jù)牛頓第二定律可得 Fn＝ ma n 通過(guò)上一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我們知道 a n＝ v2r ＝ rω2 所以 ， Fn＝ m v2r ＝ m rω2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)中物體受到的向心力大小不變，但方向始終沿半徑方向指向圓心，如圖 7－ 1所示，顯然，向心力方向不斷發(fā)生變化 ，所以 向心力是一個(gè)變力 。 我們對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，經(jīng)常提到重力、彈力、摩擦力等，它們都是按其產(chǎn)生的性質(zhì)命名的，而向心力則不然，我們是根據(jù)它的作用效果（方向始終指向圓心，使物體產(chǎn)生向心加速度，迫使物體做圓周運(yùn)動(dòng)）命名的。凡是 產(chǎn)生向心加速度的力，不管它屬于什么性質(zhì)，都是向心力。 在 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 中，合力提供向心力 。 如圖 7－ 2 所示，一圓盤可繞一通過(guò)圓心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤上放一塊橡皮，橡皮塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在此問(wèn)題中向心力 Fn 由靜摩擦力提供，由于靜摩擦力具有被動(dòng)應(yīng)變特性，所以物體所受靜摩擦力的大小一 定等于 mrω 2，方向指向圓心，且靜摩擦力 Ff的大小隨ω 的增大而增大；又因?yàn)?Ff有最大值 μ mg，所以 ω 有最大值，由 μ mg＝ mrω 2可知， ω 的最大值為 μgr ，當(dāng) ω ＞ μgr 時(shí)，物塊便不能隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式 （ 1） 實(shí)驗(yàn)原
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