高中物理第4章第2节向心力与向心加速度.ppt

第4章 考向一 理解教材新知 第2节 把握热点考向 应用创新演练 考向二 知识点一 知识点二 随堂基础巩固 课时跟踪训练 知识点三 1 向心力做圆周运动的物体一定要受到一个始终指向等效力的作用 这个力叫做向心力 2 方向始终指向 总是与运动方向 3 作用效果向心力只改变速度 不改变速度 因此向心力不做功 圆心 向心力及其方向 圆心 大小 垂直 方向 向心力的来源 1 向心力可以由重力提供 如用细线拴住小球在竖直面内转动 当它经过最高点时 若绳的拉力恰好为零 则此时向心力由重力提供 F向 G 如图4 2 1 a 所示 2 向心力可以由弹力提供 如用细线拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动 向心力由绳的拉力T 即弹力 提供 即F向 T 如图4 2 1 b 所示 4 来源向心力是根据力的命名的 它可能是重力 弹力 摩擦力或是它们的合力 也可以是某个力的分力 作用效果 图4 2 1 3 向心力可以由摩擦力提供 如物体随转盘做匀速圆周运动 且物体相对转盘静止 向心力由转盘对物体的静摩擦力提供 即F向 f 如图4 2 1 c 所示 4 向心力可以由合力来提供 如细线拴住小球在竖直面内做匀速圆周运动 当小球经过最低点时向心力由绳的拉力T和重力G的合力提供 即F向 T G 如图4 2 1 d 所示 5 向心力可由某个力的分力提供 如小球在细线作用下 在水平面内做圆锥摆的运动 向心力由绳的拉力在水平面内的分力提供 即F向 F1如图4 2 1 e 所示 特别提醒 1 对于匀速圆周运动 合外力提供物体做圆周运动的向心力 对于非匀速圆周运动 其合外力不指向圆心 2 圆周运动的向心力总是沿着半径指向圆心 方向时刻改变 故向心力是变力 3 向心力是按力的作用效果命名的 它不是某种性质的力 在受力分析时 要避免再另外添加一个 向心力 1 关于向心力的说法正确的是 A 物体由于做圆周运动而产生一个向心力B 向心力不能改变做圆周运动物体的速度C 做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心 所以是不变的D 做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力 解析 向心力是根据力的作用效果命名的力 是物体做圆周运动的原因 不是物体受到的特殊力 它的作用是改变物体的速度方向 不改变速度的大小 A B均错 向心力始终指向圆心 因此向心力的方向时刻改变 故是变力 C错 做匀速圆周运动的物体所受的合力即向心力 D对 答案 D 向心力大小探究 1 实验目的探究影响向心力大小的因素 2 实验方法控制变量法 3 探究过程 1 m r相同 改变角速度 则 越大 向心力F就 2 m 相同 改变半径r 则r越大 向心力F就 3 r相同 改变质量m 则m越大 向心力F就 越大 越大 越大 正比 mr 2 正比 2 用细绳拴住一小球 在水平面上做匀速圆周运动 下列说法中正确的是 A 当转速不变时 绳短易断B 当角速度不变时 绳短易断C 当线速度不变时 绳长易断D 当周期不变时 绳长易断 答案 D 向心加速度 1 定义做圆周运动的物体受到向心力的作用 那么它必然存在一个由向心力产生的加速度 这个加速度叫做 2 物理意义描述线速度改变的快慢 向心加速度 方向 2r 圆心 3 关于向心加速度的物理意义 下列说法正确的是 A 它描述的是线速度方向变化的快慢B 它描述的是线速度大小变化的快慢C 它描述的是角速度变化的快慢D 它描述的是转速变化的快慢解析 匀速圆周运动的线速度大小和角速度都是不发生变化的 转速变化的快慢与角速度的变化快慢是对应的 所以B C D错误 答案 A 例1 一个圆盘绕通过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴匀速转动 在圆盘上距O点为R处放一个质量为m的物块 物块随着圆盘一起做匀速圆周运动 如图4 2 2所示 图4 2 2 1 物块受几个力作用 力的方向如何 2 向心力由什么力提供 3 如果物块与圆盘之间的动摩擦因数为 则当圆盘的角速度大于多少时 物块与圆盘之间开始滑动 向心力的分析与计算 答案 见解析 借题发挥 向心力是一种效果力 并不是一种新的性质的力 它可以是重力 弹力和摩擦力中的一个力来提供 也可以是几个力的合力 做匀速圆周运动的物体所受的合力就是向心力 这一点可以指导我们分析匀速圆周运动的物体向心力的来源 上例题中 若在小物块A上叠放一物块B 随着圆盘一起做匀速圆周运动 如图4 2 3所示 试分析物块A的受力情况 解析 A物块受重力 支持力 B对A的压力 B对A的沿半径向外的摩擦力和圆盘对A的沿半径向里的静摩擦力 共5个力的作用 答案 见解析 图4 2 3 向心加速度的理解及应用 图4 2 4 思路点拨 解此题要注意以下两点 1 皮带传动装置中相同的物理量是哪些 1 合理选取向心加速度的不同表达式计算 答案 4m s224m s2 借题发挥 利用向心加速度分析问题的方法 1 根据题目中所给的条件 灵活选取向心加速度a的各种表达式 既可以减少运算又能顺利地求解问题 在求解半径r的大小时 要建立转动物体的空间模型 结合几何关系求出待求量 2 对车辆辐条的转动 汽车转弯 皮带传动等生产 生活中的实例 我们可以通过探究其a v r等各量的变化规律 抓住关键物理量 a v r等 的相互约束关系求解 关于北京和广州随地球自转的向心加速度 下列说法中正确的是 A 它们的方向都是沿半径指向地心B 它们的方向都在平行于赤道的平面内指向地轴C 北京的向心加速度比广州的向心加速度大D 北京的向心加速度和广州的向心加速度一样大 解析 如图所示 地球表面各点的向心加速度方向都在平行于赤道的平面内指向地轴 B正确 A错误 设地球半径为R0 在地面上纬度为 的P点 做圆周运动的轨道