高中物理 匀速圆周运动的向心力和向心加速度学案 教科版必修1.doc

匀速圆周运动的向心力和向心加速度学习目标定位 1.理解向心力的概念及其表达式的含义.2.知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用来进行计算.3.知道向心加速度和线速度、角速度的关系，能够用向心加速度公式求解有关问题一、向心力1定义：物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫做向心力2大小：fm2rm.3方向：总是沿半径指向圆心，方向时刻改变二、向心加速度1定义：做匀速圆周运动的物体的加速度指向圆心，这个加速度称为向心加速度2大小：a2r.3方向：沿半径指向圆心，方向始终与运动方向垂直.一、什么是向心力问题设计分析图1甲、乙中小球和地球的受力情况，合力的方向与线速度方向有什么关系？合外力的作用效果是什么？图1答案甲图中小球受绳的拉力、水平地面的支持力和重力的作用，合力等于绳对小球的拉力；乙图中地球受太阳的引力作用两图中合力的方向总沿半径指向圆心且与线速度的方向垂直，合力的作用效果是改变线速度的方向要点提炼1向心力的方向：总是沿着半径指向圆心，始终与线速度的方向垂直，方向时刻改变，所以向心力是变力2向心力的作用：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小3向心力是效果力：向心力是根据力的作用效果命名的，不是性质力，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力，或某个力的分力注意在分析物体受力时，不能说物体还受一个向心力的作用，向心力可以是某一种性质力，也可以是几个性质力的合力或某一性质力的分力二、向心力的大小问题设计如图2所示，用手拉细绳使小球在光滑水平地面上做匀速圆周运动，在半径不变的的条件下，减小旋转的角速度感觉手拉绳的力怎样变化？在角速度不变的条件下增大旋转半径，手拉绳的力怎样变化？在旋转半径、角速度相同的情况下，换用不同质量的球，手拉绳的力有什么不同？图2答案变小；变大；手对质量大的球的拉力比对质量小的球的拉力大要点提炼1匀速圆周运动的向心力公式为fmm2rmr()2.2物体做匀速圆周运动的条件：合力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心，提供物体做圆周运动的向心力三、向心加速度1做匀速圆周运动的物体，加速度的方向指向圆心，这个加速度称为向心加速度2向心加速度的大小的表达式：ar2rv.3向心加速度的作用：向心加速度的方向始终与线速度的方向垂直，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小4匀速圆周运动的性质：向心加速度的方向始终指向圆心，方向时刻改变，是一个变加速度，所以匀速圆周运动不是匀变速运动，而是变加速运动延伸思考甲同学认为由公式a知向心加速度a与运动半径r成反比；而乙同学认为由公式a2r知向心加速度a与运动半径r成正比，他们两人谁的观点正确？说一说你的观点答案他们两人的观点都不正确当v一定时，a与r成反比；当一定时，a与r成正比(a与r的关系图像如图所示)一、对向心力的理解例1关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力，下列说法正确的是()a因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力b因向心力指向圆心，且与线速度的方向垂直，所以它不能改变线速度的大小c它是物体所受的合力d向心力和向心加速度的方向都是不变的解析做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的合力，由于始终指向圆心，且与线速度垂直，故不能改变线速度的大小，只能改变线速度的方向，向心力虽大小不变，但方向时刻改变，不是恒力，由此产生的向心加速度也是变化的，所以a、d错误，b、c正确答案bc图3例2如图3所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的p点相对圆盘静止关于小强的受力，下列说法正确的是()a小强在p点不动，因此不受摩擦力作用b若使圆盘以较小的转速转动时，小强在p点受到的摩擦力为零c小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力d如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力仍指向圆心解析由于小强随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，因此他会受到摩擦力作用，且充当向心力，a、b错误，c正确；当小强随圆盘一起做