物理第2节 科学探究:向心力优质课件ppt

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合外力（加速度)与速度方向同一直线
合外力(加速度）与速度方向不在同一直线
探究影响向心力大小的因素
拉力与速度垂直，始终指向圆心。
拉力不做功，只改变运动的方向，不改变速度的大小
1、定义：做圆周运动的物体一定受到指向圆心的力的作用，这个力就叫作向心力。
3、特点：只改变线速度的方向，不改变速度的大小。向心力不做功
2、方向：始终指向圆心。是变力。
F合＝F引
向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到的一个力；受力分析时, 不能多出一个向心力。
4、向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是几个力的合力。
5、做匀速圆周运动的物体合外力做为向心力。
请分析下列向心力的来源
为什么转动时吸管不下落？
如果转速变小，吸管会下落吗？
物体做圆周运动时所需的向心力与物体质量、转动半径以及角速度有关。
探究做圆周运动的物体所需要的向心力 F 与其质量 m、转动半径 r 和转动角速度 ω 之间的关系。
把两个质量不同的小球分别放在长槽和短槽上，调整塔轮上的皮带和小球位置，使两球的转动半径和角速度都相同。转动手柄，观察向心力的大小与质量的关系。
换两个质量相同的小球，使两球的角速度相同。再增大长槽上小球的转动半径，使两球的转动半径不同。转动手柄，观察向心力的大小与半径的关系。
换两个质量相同的小球，使两球的转动半径相同。调整皮带位置，使两球转动的角速度不同。转动手柄，观察向心力的大小与角速度的关系。
做圆周运动的物体所需要的向心力与物体的质量成正比、与转动的半径成正比、与角速度的平方成正比。
【进一步研究可得出】 匀速圆周运动所需的向心力的大小为：
式中m是运动物体的质量，r是运动物体转动的半径，ω是转动的角速度。
①方向必定指向圆心，是变量
②只改变速度的方向，不改变速度的大小
③公式也适用于非匀速圆周运动
一般飞行员能承受的最大向心加速度的大小约为 6g。在飞行表演中，飞机某次水平转弯时，可视为在水平面内做匀速圆周运动。若飞机以 150 m/s 的速度飞行，在该次水平转弯过程中向心加速度为 6g，取重力加速度 g = 9.8 m/s2，飞机水平转弯半径至少为多少 ?
由题意可知，v = 150 m/s，a = 6g = 6×9.8 m/s2 = 58.8 m/s2。
飞机转弯半径与线速度和向心加速度有关。此题的转弯半径是针对比较极端情况的结果。对于客机，转弯半径的设计须考虑安全系数及乘客的舒适度等诸多因素，转弯半径通常较大。
若水平圆台转动的角速度 ω = 0.6 rad/s，质量为 30 kg 的小孩坐在距离轴心 1 m 处随圆台一起转动。小孩的向心加速度为多大？小孩受到的静摩擦力为多大？
由题意可知，ω = 0.6 rad/s，r=1m。