粤教版必修2 第二章第二节向心力 课件（41张）.ppt

第二节向心力 第二章圆周运动 学习目标1 理解向心力的概念及向心力的来源 掌握向心力的表达式 并能计算向心力 2 会用实验探究向心力大小与哪些因素有关 3 知道向心加速度的概念及表达式 4 会选择合适的向心加速度的表达式进行简单计算 5 会处理实际的圆周运动问题 第二章圆周运动 一 感受向心力1 定义 做匀速圆周运动的物体受到的方向沿半径指向 的力 叫做 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 圆心 向心力 大小 方向 圆心 垂直 4 大小 1 向心力大小与物体 和 有关 且物体 越大 越大 越大 所需的向心力越大 2 公式 f 质量 角速度 半径 质量 角速度 半径 m 2r 判一判 1 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 向心力可由重力或弹力等来充当 是效果力 提示 1 2 3 二 向心加速度1 定义在匀速圆周运动中 f是指向圆心的向心力 所以加速度a也一定指向 我们称之为向心加速度 2 大小a 或a 向心力和向心加速度公式是从匀速圆周运动中得出来的 但也适用于非匀速圆周运动 在非匀速圆周运动中 利用公式求物体在某一位置的向心力或向心加速度时 必须用该点速度的 圆心 2r 瞬时值 3 匀速圆周运动的性质向心力和向心加速度的方向时刻在改变 所以 匀速圆周运动是加速度方向不断改变的 想一想 2 匀速圆周运动的向心加速度的大小不变 所以匀速圆周运动是匀变速曲线运动 这种说法对吗 提示 不对 匀速圆周运动的向心加速度的大小虽不变 但它的方向时刻在改变 所以匀速圆周运动不是匀变速曲线运动 而是变加速曲线运动 变速运动 三 生活中的向心力1 向心力的来源向心力是按 命名的力 任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度 它就是物体做匀速圆周运动所需的向心力 效果 静摩擦力f 地面支持力 想一想 3 某人驾车正在平直公路上前进 突然前方出现了一堵很长的墙 此人要想不撞墙 是拐弯好呢还是急刹车好 提示 急刹车好 对向心力的理解 2 向心力是效果力向心力因其方向时刻指向圆心而得名 故它为效果力 向心力的作用效果是只改变速度方向而不改变速度大小 它不是具有特定性质的某种力 任何性质的力都可以作为向心力 受力分析时不分析向心力 3 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 g 如图甲 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 向心力由细线的拉力f拉 即弹力 提供 即f f拉 如图乙 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 f 如图丙 4 向心力可以由合力来提供 如细绳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细线的拉力f拉和重力g的合力提供 即f f拉 g 如图丁 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 向心力由细线的拉力在水平面内的分力提供 即f f1 如图戊 4 向心力是变力向心力的方向指向圆心 与线速度方向垂直 方向时刻在改变 故向心力为变力 所以无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动 其运动性质都是变加速曲线运动 单选 如图所示 小物块a与圆盘保持相对静止 跟着圆盘一起做匀速圆周运动 则下列关于a的受力情况 说法正确的是 a 受重力 支持力b 受重力 支持力和指向圆心的摩擦力c 受重力 支持力 摩擦力和向心力d 受重力 支持力和与运动方向相同的摩擦力 b 解析 对物块进行受力分析 其受力情况如图所示 小物块受重力 支持力和指向圆心的静摩擦力的作用 名师点评向心力不是性质力 是效果力 对做圆周运动的物体所需要的向心力而言 它可以是几个力的合力 也可以是某个力或某个力的分力 1 单选 下列关于向心力的说法不正确的是 a 物体由于做圆周运动而产生了一个向心力b 向心力不改变做圆周运动的物体速度的大小c 做匀速圆周运动的物体其所受的向心力即为其所受的合外力d 做匀速圆周运动的物体其向心力大小不变 a 对向心加速度的理解 1 物理意义 描述速度方向改变快慢的物理量 2 方向 向心加速度的方向总是沿着半径指向圆心 即方向始终与运动方向垂直 由于向心加速度始终与速度垂直 故向心加速度只改变速度的方向 不改变速度的大小 向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢 特别提醒 1 向心加速度的公式也适用于非匀速圆周运动 2 无论是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动 其向心加速度的方向都指向圆心 单选 2014 汕头实验中学高一检测 关于向心加速度的说法正确的是 a 向心加速度越大 物体速率变化越快b 向心加速度的大小与轨道半径成反比c 向心加速度的方向始终与速度方向垂直d 在匀速圆周运动中向心加速度是恒量 思路点拨 讨论a与v 或r间的大小关系时 要明确谁是不变量 然后再用公式分析判断 c 2 双选 2014 东莞高一检测 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 北京的向心加速度比广州的向心加速度小 bd 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 做圆周运动的轨道半径r r0cos 其向心加速度为a 2r 2r0cos 由于北京的地理纬度比广州的大 cos 小 两地随地球自转的角速度相同 因此北京随地球自转的向心加速度比广州的小 d正确 c错误 1 汽车过桥 汽车过桥与转弯问题 v增大 f压增大 汽车过凸形桥时 汽车对桥的压力小于汽车的重力 此时汽车处于失重状态 汽车过凹形桥时 汽车对桥的压力大于汽车的重力 此时汽车处于超重状态 汽车与路面的动摩擦因数为 公路某转弯处半径为r 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 问 1 若路面水平 汽车转弯不发生侧滑 汽车速度不能超过多少 2 若将公路转弯处路面设计成外侧高 内侧低 使路面与水平面有一倾角 汽车以多大速度转弯时 可以使车与路面间无摩擦力 审题指导 路面水平时 向心力由汽车和路面之间的静摩擦力来提供 当公路转弯处是外高内低的斜面时 重力和斜面的支持力的合力来提供向心力 规律方法汽车 或火车 拐弯时 路面水平和外高内低时向心力来源不同 速度不同 要注意具体问题具体分析 3 单选 2014 成都四中高一检测 火车以某一速率v0通过某弯道时 内 外轨道均不受侧压力作用 下面分析错误的是 a 当火车以速率v0行驶时 火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向b 当火车的速率v v0时 火车对外轨有向外的侧向压力c 当火车的速率v v0时 火车对内轨有向内侧的压力d 当火车的速率v v0时 火车对内轨有向内侧的压力 c 解析 当火车以速率v0行驶时 火车的重力和支持力的合力正好提供向心力 由于火车在水平面内运动 所以火车受的向心力方向沿水平方向 即火车的重力与支持力的合力沿水平方向 若v v0 由于重力和支持力的合力小于火车所需的向心力 故火车有向外侧运动的趋势 所以火车对外轨有挤压 当v v0时 由于重力和支持力的合力大于火车所需的向心力 因此火车有向内侧运动的趋势 故火车对内轨有挤压作用 易错易混 圆周运动的向心加速度与合加速度 范例 双选 关于向心加速度 以下说法中正确的是 a 物体做匀速圆周运动时 向心加速度就是物体的合加速度b 物体做圆周运动时 向心加速度就是物体的合加速度c 物体做圆周运动时的加速度的方向始终指向圆心d 物体做匀速圆周运动时的加速度的方向始终指向圆心 ad 易错分析 本题易错选项及错误原因分析如下 正确解析 物体做匀速圆周运动时 向心加速度就是物体的合加速度 物体做变速圆周运动时 向心加速度只是合加速度的一个分量 a正确 b错误 物体做匀速圆周运动时 只具有向心加速度 加速度方向始终指向圆心 物体做变速圆周运动时 圆周运动的向心加速度与切向加速度的合加速度不再指向圆心 c错误 d正确