高中物理 第五章 第6节 向心力课件 新人教版必修2.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修2 曲线运动 第五章 第六节向心力 第五章 我们知道 月球受地球的引力 绕地球做匀速圆周运动 如图1 当你在光滑桌面上抡动细绳 使物体做匀速圆周运动时 如图2 作用在物体上的拉力 总是沿绳子指向圆心 是否做匀速圆周运动的物体 都受到指向圆心的力呢 这个力的大小与哪些因素有关呢 这一节我们就来研究这些问题 1 定义做匀速圆周运动的物体具有向心加速度 这个合力叫做向心力 产生向心加速度的原因是由于它受到了指向 的合力 2 方向向心力的方向始终沿着半径指向 与线速度方向 时刻发生改变 向心力 圆心 圆心 垂直 3 表达式fn 或fn 4 来源 1 向心力是根据力的 命名的 可以由重力 弹力 摩擦力等各种性质的力提供 2 匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的 也可能是某个力的 m 2r 作用效果 合力 分力 1 变速圆周运动变速圆周运动物体所受合外力不等于向心力 合外力一般产生两个效果 1 跟圆周相切的分力ft 只改变线速度的大小 产生 加速度 此加速度描述线速度 的快慢 2 跟圆周切线垂直而指向圆心的分力fn 只改变线速度的方向 产生 加速度 变速圆周运动和一般的曲线运动 切向 大小变化 向心 2 一般的曲线运动的处理方法一般的曲线运动中 可以把曲线分割成许多很短的小段 每一小段可看做一小段 研究质点在这一小段的运动时 可以采用 的处理方法进行处理 圆弧 圆周运动 一 对向心力的理解1 向心力的作用效果改变线速度的方向 由于向心力始终指向圆心 其方向与物体运动方向始终垂直 故向心力不改变线速度的大小 2 向心力的特点 1 方向时刻在变化 总是与线速度的方向垂直 2 在匀速圆周运动中 向心力大小不变 向心力是变力 是一个按效果命名的力 5 向心力来源的实例分析 答案 ac 解析 衣物受到重力 筒壁的弹力和摩擦力三个力的作用 其中弹力提供其做圆周运动的向心力 a c正确 b错误 由于重力与静摩擦力保持平衡 所以摩擦力不随转速的变化而变化 d错误 二 匀速圆周运动的处理方法1 匀速圆周运动的特点线速度大小不变 方向时刻改变 角速度 周期 频率都恒定不变 向心加速度和向心力大小都恒定不变 但方向时刻改变 2 匀速圆周运动的性质 1 线速度仅大小不变而方向时刻改变 是变速运动 2 向心加速度仅大小恒定而方向时刻改变 是非匀变速曲线运动 3 匀速圆周运动具有周期性 即每经过一个周期物体都要重新回到原来的位置 其运动状态 如v a大小及方向 也要重复原来的情况 4 做匀速圆周运动的物体所受外力的合力大小恒定 方向总是沿半径指向圆心 如图所示 将完全相同的两小球a b用长l 0 8m的细绳悬于v 4m s向右匀速运动的小车顶部 两球与小车前后壁接触 由于某种原因 小车突然停止 此时两悬线的拉力之比fb fa为 g 10m s2 a 1 1b 1 2c 1 3d 1 4答案 c 三 变速圆周运动和一般曲线的运动1 匀速圆周运动和变速圆周运动的区别 1 由做曲线运动的条件可知 变速圆周运动中物体所受的合力与速度方向一定不垂直 当速率增大时 物体受到的合力与瞬时速度之间的夹角是锐角 当速率减小时 物体受到的合力与速度之间的夹角是钝角 2 匀速圆周运动和变速圆周运动受力情况的不同点 匀速圆周运动中 合力全部用来提供向心力 合力指向圆心 变速圆周运动中 合力沿着半径方向的分量提供向心力 合力通常不指向圆心 2 一般的曲线运动运动轨迹不是直线也不是圆周的曲线运动 称为一般的曲线运动 如图所示 汽车在高低不平的路面上行驶的运动通常是一个比较复杂的曲线运动 在这个复杂的曲线运动中取一小段研究 每一小段都可以看成是某个圆周的一部分 不同位置上所对应的 圆周运动 的 圆心 和 半径 是不同的 一般的曲线运动可以分成很多小段 每小段都可以看成圆周运动的一部分 即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替 如图 a 所示 曲线上的a点的曲率圆定义为 通过a点和曲线上紧邻a点两侧的两点作一圆 在极限情况下 这个圆就叫做a点的曲率圆 其半径 叫做a点的曲率半径 现将一物体沿与水平面成 角的方向以速度v0抛出 如图 b 所示 则在其轨迹最高点p处的曲率半径是 答案 c 点评 本题考查运动的合成与分解知识及圆周运动规律的应用 充分体会一般的曲线运动的处理方法 对向心力的理解 关于向心力的说法中正确的是 a 向心力是除物体所受重力 弹力以及摩擦力以外的一种新力b 向心力不改变圆周运动物体速度的大小c 做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的d 做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力 解析 向心力是一种效果力 它可以是重力 弹力 摩擦力等各种性质的力 但应注意它不是物体受到的一个新力 a错 向心力只改变物体运动的方向 不改变速度的大小 故b对 物体做匀速圆周运动的向心力方向永远指向圆心 其大小不变 方向时刻改变 故c错 只有在匀速圆周运动中 合力提供向心力 而非匀速圆周运动中向心力并非物体受到的合力 故d错 答案 b 山西大同市一中2014 2015学年高一下学期期中 绳子的一端拴一个重物 用手握住另一端 使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动 下列判断正确的是 a 半径相同时 角速度越小绳越易断b 周期相同时 半径越大绳越易断c 线速度相等 半径越大绳越易断d 角速度相等时 线速度越小绳越易断 答案 b 向心力来源分析 如图所示 一小球用细绳悬挂于o点 将其拉离竖直位置一个角度后释放 则小球以o点为圆心做圆周运动 运动中小球所需的向心力是 a 绳的拉力b 重力和绳拉力的合力c 重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力d 绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力 解析 小球在竖直平面内做变速圆周运动 受重力和绳的拉力作用 由于向心力是指向圆心方向的合外力 因此它可以是小球所受合力沿绳方向的分力 也可以是各力沿绳方向的分力的合力 故选c d 答案 cd 如图所示 一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动 一个小孩坐在距圆心为r处的p点不动 关于小孩的受力 以下说法正确的是 a 小孩在p点不动 因此不受摩擦力的作用b 小孩随圆盘做匀速圆周运动 其重力和支持力的合力充当向心力c 小孩随圆盘做匀速圆周运动 圆盘对他的摩擦力充当向心力d 若使圆盘以较小的转速转动 小孩在p点受到的摩擦力不变答案 c 解析 由于小孩随圆盘做匀速圆周运动 一定需要向心力 该力一定指向圆心 而重力和支持力在竖直方向上 它们不能充当向心力 因此小孩会受到静摩擦力的作用 且充当向心力 选项a b错误 c正确 由于小孩随圆盘转动半径不变 当圆盘角速度变小 由f m 2r可知 所需向心力变小 选项d错误 处理圆周运动的基本方法 答案 ab 点评 1 a b两球的向心加速度 线速度 角速度 周期 频率等物理量与球的质量无关 在相同的g 的情况下仅由轨道半径决定 2 由解