【优化方案】高中物理 第2章2.2 研究匀速圆周运动的规律课件 沪科版必修2.ppt

2 2研究匀速圆周运动的规律 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 2 2 课标定位 学习目标 1 明确向心力的意义及作用效果 掌握向心力的计算公式 2 通过实验用圆锥摆验证向心力的表达式 增强学生的感性认识 加以理论分析 由牛顿第二定律获得向心力的表达式及物理意义 3 会计算速度的变化量 掌握向心加速度的公式 并理解其物理意义 重点难点 重点 应用向心力解答实际问题 难点 灵活运用各物理量间的计算公式解答有关物理问题 从做匀速圆周运动的物体所受的实际力出发分析出向心力 课前自主学案 一 向心加速度1 定义 做匀速圆周运动的物体具有的沿半径指向 的加速度 叫做向心加速度 2 总指向 即向心加速度的方向总与速度方向 3 大小 a 2r v 4 物理意义 向心加速度是描述物体线速度的 改变快慢的物理量 圆心 方向 圆心 垂直 方向 二 向心力1 定义 在匀速圆周运动中 产生向心加速度的力叫做 2 作用效果 不断改变物体的线速度 使物体做圆周运动 3 方向 总是沿半径指向 是一个变力 4 大小 f ma m 2r 5 说明 向心力是按力的 命名的 它并不是像重力 弹力 摩擦力那样作为某种性质的力来命名的 而是一种指向圆心的合力 或某一力的分力 向心力 方向 圆心 作用效果 思考感悟 2011年广州亚运会田径赛场上 链球运动员在将链球抛掷出手之前 总要双手拉着链条加速转动几圈 如图2 2 1所示 这样可以使链球速度尽量增大 抛掷出手后飞行得更远 在运动员加速转动的过程中 能发现他手中与链球相连的链条与竖直方向的夹角 将随着链球速度的增大而增大 为什么会出现这种现象 图2 2 1 提示 在链球的转动过程中 链条的拉力的水平分力提供向心力 由fsin m 2 rfcos mg 可知 mgtan m 2 r故 增大时 增大 核心要点突破 特别提醒 1 向心加速度的方向时刻改变 匀速圆周运动是一种变加速运动 2 在非匀速圆周运动中 向心加速度的公式仍适用 但要注意公式中各量对应同一瞬时 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 关于向心加速度 下列说法中正确的是 a 向心加速度是描述线速度变化的物理量b 向心加速度只改变线速度的方向 不改变线速度的大小c 向心加速度大小恒定 方向时刻改变 二 对向心力的理解及应用1 向心力是按效果命名的力 1 向心力的作用是使物体产生向心加速度 从而使物体的速度方向时刻发生变化 而不改变速度的大小 2 在匀速圆周运动中 向心力是由物体所受的外力的合力来提供 具体处理问题时可利用平行四边形定则求合力 或将所受外力分解 在指向圆心方向上的外力的合力为向心力 其他方向合力为零 因此有时也说物体所受 某几个力 的合力 某一个力 或 某一分力 充当向心力 它们并不矛盾 3 在非匀速圆周运动中 物体所受合外力的作用效果一方面提供向心力 另一方面改变速度的大小 处理此类问题时一般将所受外力沿法线和切线方向分解 法线方向的分力为向心力 切线方向的分力改变速度的大小 使之做非匀速圆周运动 某一时刻所需向心力与该时刻的瞬时速度相对应 4 向心力 只是说明做圆周运动的物体需要一个指向圆心方向的力 而并非物体又受到一个 新的性质 的力 2 向心力的公式 用向心力公式解题的步骤 1 四确定 确定研究对象 确定轨道平面 确定圆心位置 确定向心力的方向 确定轨道平面和圆心位置是难点 2 受力分析 不要把向心力作为某一性质的力进行分析 3 选定向心力方向列方程 求提供的向心力时一般用合成法或正交分解法 课堂互动讲练 2011年陕西师大附中高一考试 如图2 2 4是甲 乙两球做匀速圆周运动时 向心加速度随半径变化的图像 其中图线甲为一双曲线 由图像可以知道 a 甲球运动时 线速度大小保持不变b 甲球运动时 角速度大小保持不变c 乙球运动时 线速度大小保持不变d 乙球运动时 角速度大小保持不变 图2 2 4 答案 ad 方法总结 在利用图像解决物理问题时 要注意充分挖掘图像中所携带的信息 如 一个量随另一个量如何变化 变化的确切数量关系 斜率多大 其物理意义是什么 截距 面积各有什么意义等 同时还要注意把物理图像和具体的物理情景结合起来考虑 应该选取哪一个规律或公式解决问题 一圆盘可绕通过圆盘的中心o且垂直于盘面的竖直轴转动 在圆盘上放置一小木块a 它随圆盘一起做减速圆周运动 如图2 2 5所示 则关于木块a的受力 下列说法中正确的是 图2 2 5 a 木块a受重力 支持力和向心力b 木块a受重力 支持力和静摩擦力 摩擦力的方向与木块运动方向相反c 木块a受重力 支持力和静摩擦力 摩擦力的方向不指向圆心d 木块a受重力 支持力和静摩擦力 摩擦力的方向与木块运动方向相同 精讲精析 由于圆盘上的木块a在竖直方向上没有加速度 所以 它在竖直方向上受重力和支持力作用而平衡 而木块在水平面内做减速圆周运动 其所需向心力由静摩擦力提供 又由于速度大小在减小 故静摩擦力还要提供它做减速运动的阻力 因此静摩擦力的方向不指向圆心 答案 c 方法总结 1 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 不是物体受到的一个力 只能由其他力来充当 分析物体受力时不能说物体还受到向心力的作用 2 只有做匀速圆周运动的物体受到的合外力才指向圆心 其合外力就充当向心力 而做非匀速圆周运动的物体所受的合外力不一定指向圆心 长为l的细线 拴一质量为m的小球 一端固定于o点 让其在水平面内做匀速圆周运动 这种运动通常称为圆锥摆运动 如图2 2 6所示 当摆线与竖直方向的夹角是 时 求 1 细线的拉力t 2 小球运动的线速度的大小 3 小球运动的角速度及周期 图2 2 6 图2 2 7 答案 见自主解答