四川省大英县育才中学高一物理《第二章 第2节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度》课件.ppt

理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第2节 知识点一 知识点二 考向二 第二章 考向一 考向三 随堂基础巩固 课时跟踪训练 自学教材 1 向心力及其方向 1 定义 做匀速圆周运动的物体所受的方向始终指向的合力 2 方向 始终指向圆心 总是与运动方向 3 作用 向心力只改变速度 不改变速度 因此向心力不做功 圆心 垂直 方向 大小 2 向心力的大小 1 实验探究 探究目的 探究向心力大小f与质量m 角速度 和半径r之间的关系 实验方法 实验过程 a 保持 r相同 研究向心力f与小球质量之间的关系 b 保持相同 研究向心力f与之间的关系 c 保持 m相同 研究向心力f与半径r之间的关系 控制变量法 m r 角速度 实验结论 做匀速圆周运动所需向心力的大小 在质量和角速度一定时 与半径成比 在质量和半径一定时 与角速度的平方成比 在半径和角速度一定时 与质量成比 2 向心力的公式 f 或f 正 正 正 m 2r 重点诠释 2 向心力是效果力向心力因其方向时刻指向圆心而得名 是效果力 它的作用效果是只改变速度方向不改变速度大小 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 向心力的特点 1 向心力垂直于速度方向 永远不做功 向心力不是恒力 而是变力 2 向心力与圆周运动的关系是 不是因为物体做圆周运动才产生向心力 而是向心力作用迫使物体不断改变速度方向而做圆周运动 4 向心力的来源向心力不是根据力的性质来命名的力 它不是物体受到的另外的一种力 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者是某个力的分力 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 若线的拉力恰好为零 则此时向心力由重力提供 f向 g 如图2 2 1 a 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 b 图2 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 c 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线的拉力t和重力g的合力提供 即f向 t g 如图 d 5 向心力可由某个力的分力提供 小球在细线作用下 在水平面内做圆锥摆运动 向心力由线的拉力在水平面内的分力提供 即f向 f1 如图 e 1 关于向心力的下列说法中正确的是 a 物体由于做圆周运动而产生了一个指向圆心的力就是向心力b 向心力不能改变做圆周运动物体的速度大小c 做匀速圆周运动的物体 其向心力是不变的d 做圆周运动的物体 其所受外力的合力的方向一定指向圆心 解析 向心力由其他性质的力提供 使物体做圆周运动 选项a错误 向心力只改变速度的方向 选项b正确 做匀速圆周运动的物体的向心力的大小保持不变 而方向时刻在改变 选项c错误 做匀速圆周运动的物体 其合力就是向心力 一定指向圆心 但做变速率圆周运动的物体所受外力的合力并不一定指向圆心 选项d错误 答案 b 自学教材 向心力 2r 圆心 重点诠释 对向心加速度的理解 1 意义 描述线速度方向变化的快慢 2 方向 总是沿着圆周运动的半径指向圆心 不论加速度a的大小是否变化 a的方向是时刻改变的 所以圆周运动一定是变加速运动 对大小变化的理解a 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 b 当角速度一定时 向心加速度与运动半径成正比 c 当线速度一定时 向心加速度与运动半径成反比 4 向心加速度公式也适用于非匀速圆周运动 答案 b 例1 一圆盘可绕通过圆盘中心o且垂直于盘面的竖直轴转动 在圆盘上放置一小木块a 它随圆盘一起做匀速圆周运动 如图2 2 2所示 则关于木块a的受力 下列说法正确的是 图2 2 2 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 思路点拨 解答本题时应注意以下两个方面 1 向心力不是物体受的力 2 静摩擦力的方向与木块相对圆盘的相对运动趋势方向相反 解析 因为小木块随圆盘一起做匀速圆周运动 受重力 支持力和静摩擦力的作用 而静摩擦力又充当了木块做匀速圆周运动的向心力 所以a错 因为木块的运动方向总是沿该点的切线方向 而静摩擦力的方向是时刻指向圆心的 所以b d错 c对 答案 c 借题发挥 1 做匀速圆周运动的物体 其合外力一定指向圆心 提供向心力 2 判断向心力的来源应首先确定物体做圆周运动的圆心及其轨道所在平面 并对物体进行受力分析 找出哪个力或哪些力的合力指向圆心 则这个力 或合力 即为该圆周运动的向心力 1 如图2 2 3所示 在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体和圆桶一起运动 则物体所受的向心力是 a 弹力b 重力c 静摩擦力d 滑动摩擦力解析 物体随圆桶一起做匀速圆周运动 运动平面为水平面 一定是由水平方向圆桶对物体的弹力提供向心力 故a正确 答案 a 例2 如图2 2 4所示为两级皮带传动装置 转动时皮带均不打滑 中间两个轮子是固定在一起的 轮1的半径和轮2的半径相同 轮3的半径和轮4的半径相同 且为轮1和轮2半径的一半 则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比 图2 2 4 答案 d 借题发挥 1 在传动装置中要抓住两个基本关系 皮带 或齿轮 带动的接触面上线速度大小相等 同一转轴 除轴心 上的各部分角速度相等 2 在线速度相等的情况下 比较向心加速度的大小 用公式a v2 r 在角速度相等的情况下 用公式a r 2则较为方便 2 如图2 2 5所示 o o1为两个皮带轮 o轮的半径为r o1轮的半径为r 且r r m点为o轮边缘上的一点 n点为o1轮上的任意一点 当皮带轮转动时 设转动过程中不打滑 则 图2 2 5 a m点的向心加速度一定大于n点的向心加速度b m点的向心加速度一定等于n点的向心加速度c m点的向心加速度可能小于n点的向心加速度d m点的向心加速度可能等于n点的向心加速度 答案 a 例3 如图2 2 6所示 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面 圆锥筒固定不动 有两个质量相等的小球a和b紧贴着筒的内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动 则以下说法中正确的是 a a球的线速度必定大于b球的线速度b a球的角速度必定小于b球的角速度c a球的运动周期必定小于b球的运动周期d a球对筒壁的压力必定大于b球对筒壁的压力 解析 小球a和b的受力情况如图所示 由图可知 两球的向心力都来源于重力mg和支持力n的合力 建立如图所示的坐标系 则有 n1 nsin mgn2 ncos f所以f mgcot 答案 ab 借题发挥 从动力学角度解决圆周运动问题时 在分析受力和力的分解基础上明确哪部分力充当向心力 另外在比较某个物理量的大小时 通常应写出这个