2018-2019学年高中物理第二章圆周运动第二节第2课时向心力向心加速度课件粤教版.pptx

第2课时向心力向心加速度 第二章第二节向心力 内容索引 达标检测检测评价达标过关 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 自主预习 1 定义 做匀速圆周运动的物体受到的方向的力 2 作用效果 不改变质点速度的 只改变速度的 3 方向 沿半径指向 和质点运动的方向 其方向时刻在改变 4 大小 F F 一 向心力 沿半径指向圆心 大小 方向 圆心 垂直 m 2r 1 定义 由向心力产生的指向方向的加速度 2 大小 a a 3 方向 与向心力方向 始终指向 时刻在改变 二 向心加速度 圆心 2r 一致 圆心 即学即用1 判断下列说法的正误 1 匀速圆周运动的向心力是恒力 2 匀速圆周运动的合力就是向心力 3 匀速圆周运动的加速度的方向始终不变 4 匀速圆周运动是加速度方向不断改变的变速运动 5 根据a 2r知加速度a与半径r成正比 答案 2 在长0 2m的细绳的一端系一小球 绳的另一端固定在水平桌面上 使小球以0 6m s的速度在桌面上做匀速圆周运动 则小球运动的角速度为 向心加速度为 3rad s1 8m s2 答案 解析 重点探究 1 向心力 使物体做圆周运动的指向圆心的合力 2 向心力大小 3 向心力的方向无论是否为匀速圆周运动 其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 4 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 一 向心力及其来源 5 向心力的来源向心力是根据力的作用效果命名的 它可以由重力 弹力 摩擦力等各种性质的力提供 也可以由它们的合力提供 还可以由某个力的分力提供 1 当物体做匀速圆周运动时 由于物体沿切线方向的加速度为零 即切线方向的合力为零 物体受到的合外力一定指向圆心 以提供向心力产生向心加速度 2 当物体做非匀速圆周运动时 其向心力为物体所受的合外力在半径方向上的分力 而合外力在切线方向的分力则用于改变线速度的大小 例1 多选 下列关于向心力的说法中正确的是A 物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B 向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小C 做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力D 做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力 解析当物体所受的外力的合力始终有一分力垂直于速度方向时 物体将做圆周运动 该分力即为向心力 故先有向心力然后才使物体做圆周运动 因向心力始终垂直于速度方向 所以它不改变线速度的大小 只改变线速度的方向 匀速圆周运动所受合外力指向圆心 完全提供向心力 非匀速圆周运动中是合外力指向圆心的分力提供向心力 答案 解析 例2 多选 如图1所示 用长为L的细线拴住一个质量为M的小球 使小球在水平面内做匀速圆周运动 细线与竖直方向的夹角为 关于小球的受力情况 下列说法中正确的是A 小球受到重力 线的拉力和向心力三个力B 向心力是线对小球的拉力和小球所受重力的合力C 向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力D 向心力的大小等于Mgtan 答案 图1 针对训练如图2所示 一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动 在圆盘上放一小木块A 它随圆盘一起运动 做匀速圆周运动 则关于木块A的受力 下列说法中正确的是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 静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 静摩擦力的方向指向圆心D 木块A受重力 支持力和静摩擦力 静摩擦力的方向与木块运动方向相同 答案 解析 图2 解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的作用而平衡 而木块在水平面内做匀速圆周运动 其所需向心力由静摩擦力提供 且静摩擦力的方向指向圆心O 故选C 1 请根据牛顿第二定律以及向心力的表达式推导向心加速度的表达式 二 向心加速度 导学探究 2 有人说 匀速圆周运动的加速度恒定 所以是匀变速运动 这种说法对吗 为什么 答案不对 匀速圆周运动的向心力大小不变 但方向时刻指向圆心 即方向始终变化 所以匀速圆周运动是加速度时刻变化的变速运动 答案 1 方向 不论向心加速度a的大小是否变化 a的方向始终指向圆心 是时刻改变的 所以圆周运动的向心加速度时刻发生改变 圆周运动是一种变加速曲线运动 2 向心加速度的大小 1 当匀速圆周运动的半径一定时 向心加速度的大小与角速度的平方成正比 也与线速度的平方成正比 随频率的增加或周期的减小而增大 2 当角速度一定时 向心加速度与运动半径成正比 3 当线速度一定时 向心加速度与运动半径成反比 知识深化 例3 多选 下列说法正确的是A 匀速圆周运动的速度大小保持不变 所以做匀速圆周运动的物体没有加速度B 做匀速圆周运动的物体 虽然速度大小不变 但方向时刻在改变 所以必有加速度C 做匀速圆周运动的物体 加速度的大小保持不变 所以是匀变速 曲线 运动D 匀速圆周运动的加速度大小虽然不变 但方向始终指向圆心 加速度的方向发生了变化 所以匀速圆周运动既不是匀速运动 也不是匀变速运动 解析加速度恒定的运动才是匀变速运动 匀速圆周运动的向心加速度的方向时刻改变 匀速圆周运动是速度的大小不变而方向时刻变化的运动 所以B D正确 答案 解析 例4如图3所示 一球体绕轴O1O2以角速度 匀速旋转 A B为球体上两点 下列几种说法中正确的是A A B两点具有相同的角速度B A B两点具有相同的线速度C A B两点的向心加速度的方向都指向球心D A B两点的向心加速度之比为2 1 答案 解析 图3 解析A B为球体上两点 因此 A B两点的角速度与球体绕轴O1O2旋转的角速度相同 A对 如图所示 A以P为圆心做圆周运动 B以Q为圆心做圆周运动 因此 A B两点的向心加速度方向分别指向P Q C错 设球的半径为R 则A运动的半径rA Rsin60 B运动的半径rB Rsin30 达标检测 1 2 3 1 向心力的理解 多选 下面关于向心力的叙述中 正确的是A 向心力的方向始终沿着半径指向圆心 所以是一个变力B 做匀速圆周运动的物体 除了受到别的物体对它的作用力外 还一定受到一个向心力的作用C 向心力可以是重力 弹力 摩擦力中的某个力 也可以是这些力中某几个力的合力 或者是某一个力的分力D 向心力只改变物体速度的方向 不改变物体速度的大小 4 5 答案 1 2 3 4 5 2 对向心加速度公式的理解 如图4所示为质点P Q做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的图线 表示质点P的图线是双曲线的一支 表示质点Q的图线是过原点的一条直线 由图线可知A 质点P的线速度不变B 质点P的角速度不变C 质点Q的角速度不变D 质点Q的线速度不变 答案 解析 图4 1 2 3 4 5 解析质点P的a r图线是双曲线的一支 即a与r成反比 由a 知质点P的线速度v的大小是定值 但方向变化 A错误 根据 知质点P的角速度 是变量 所以B错误 质点Q的a r图线是一条直线 表示a r 由a r 2知角速度 是定值 C正确 根据v r知质点Q的线速度v是变量 所以D错误 3 向心力来源分析 多选 如图5所示 用细绳拴一小球在光滑桌面上绕一铁钉 系一绳套 做匀速圆周运动 关于小球的受力 下列说法正确的是A 重力 支持力 绳子拉力B 重力 支持力 绳子拉力和向心力C 重力 支持力 向心力D 绳子拉力充当向心力 1 2 3 4 图5 5 答案 4 传动装置中的向心加速度 如图6所示 两轮压紧 通过摩擦传动 不打滑 已知大轮半径是小轮半径的2倍 E为大轮半径的中点 C D分别是大轮和小轮边缘上的一点 则E C D三点向心加速度大小关系正确的是A aC aD 2aEB aC 2aD 2aE 解析 1 2 3 4 5 图6 答案 1 2 3 4 5 5 向心加速度公式的应用 如图7所示 一个大轮通过皮带拉着小轮转动 皮带和两轮之间无滑动 大轮的半径是小轮的2倍