202X学年高中物理第4章匀速圆周运动第2节向心力与向心加速度课件鲁科版必修2

1、第第2节向心力与向心加速度节向心力与向心加速度学习目标学习目标核心提炼核心提炼1.知道什么是向心力和向心加速度。知道什么是向心力和向心加速度。2.理解向心力的效果、来源，并会分析向心理解向心力的效果、来源，并会分析向心力。力。3.掌握向心力、向心加速度的公式并会相关掌握向心力、向心加速度的公式并会相关的计算。的计算。2个概念个概念向心力、向心加速度向心力、向心加速度一、向心力及其方向一、向心力及其方向阅读教材第阅读教材第7173页页“向心力局部，知道向心力的概念及方向。向心力局部，知道向心力的概念及方向。1.定义：做圆周运动的物体，受到的始终指向定义：做圆周运动的物体，受到的始终指向_的效果力

2、。的效果力。2.方向：始终指向方向：始终指向_，总是与运动方向，总是与运动方向_。3.作用效果：向心力只改变速度作用效果：向心力只改变速度_ ，不改变速度，不改变速度_，因此向心力不做功。，因此向心力不做功。4.来源：可能是来源：可能是_、 _、 _或是它们的或是它们的_或分力。做匀速圆或分力。做匀速圆周运动的物体，向心力就是物体受到的周运动的物体，向心力就是物体受到的_ ，做非匀速圆周运动的物体，向心，做非匀速圆周运动的物体，向心力不是物体所受到的合外力。力不是物体所受到的合外力。圆心圆心圆心圆心垂直垂直方向方向大小大小弹力弹力重力重力摩擦力摩擦力合力合力合外力合外力二、向心力的大小二、向心

3、力的大小阅读教材第阅读教材第7273页页“向心力的大小局部，知道向心力的表达式，并会简单应用。向心力的大小局部，知道向心力的表达式，并会简单应用。1.实验探究实验探究控制变量控制变量探究内容探究内容m、r相同，改变相同，改变探究向心力探究向心力F与与_的关系的关系m、相同，改变相同，改变r探究向心力探究向心力F与与_的关系的关系、r相同，改变相同，改变m探究向心力探究向心力F与与_的关系的关系角速度角速度半径半径r r质量质量mm2r思考判断思考判断(1)探究向心力大小与哪些因素有关应采用控制变量法。探究向心力大小与哪些因素有关应采用控制变量法。()(2)做匀速圆周运动的物体线速度越大，所需向

4、心力越大。做匀速圆周运动的物体线速度越大，所需向心力越大。()(3)做匀速圆周运动的物体运动半径越大，所需向心力越大。做匀速圆周运动的物体运动半径越大，所需向心力越大。()答案答案(1)(2)(3)三、向心加速度三、向心加速度阅读教材第阅读教材第70页页“向心加速度局部，知道向心加速度的概念，知道向心加速度方向心加速度局部，知道向心加速度的概念，知道向心加速度方向的变化特点。了解向心加速度与线速度、角速度及半径的几个关系表达式。向的变化特点。了解向心加速度与线速度、角速度及半径的几个关系表达式。1.定义：做圆周运动的物体受到向心力的作用，存在一个由定义：做圆周运动的物体受到向心力的作用，存在一

5、个由_产生的加速度。产生的加速度。2.大小：大小：a_或或a_。3.方向：与方向：与_的方向一致，始终指向的方向一致，始终指向_。4.匀速圆周运动的性质：匀速圆周运动是加速度大小匀速圆周运动的性质：匀速圆周运动是加速度大小_、方向、方向_的变的变加速运动。加速运动。向心力向心力向心力向心力圆心圆心不变不变不断改变不断改变思维拓展思维拓展答案答案(1)不矛盾。说向心加速度与半径成反比是在线速度一定的情况下；说向不矛盾。说向心加速度与半径成反比是在线速度一定的情况下；说向心加速度与半径成正比是在角速度一定的情况下，所以二者并不矛盾。心加速度与半径成正比是在角速度一定的情况下，所以二者并不矛盾。(2

6、)做变速圆周运动的物体，加速度的方向并不指向圆心。做变速圆周运动的物体，加速度的方向并不指向圆心。对匀速圆周运动向心力的理解与应用对匀速圆周运动向心力的理解与应用要点归纳要点归纳1.向心力的特点向心力的特点2.向心力的作用效果：向心力的作用效果：由于向心力的方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变由于向心力的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，只改变线速度的方向。线速度的大小，只改变线速度的方向。3.向心力的来源向心力的来源常见几个实例分析：常见几个实例分析：实例实例向心力向心力示意图示意图用细线拴住的小球在竖直面用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时内转动至最高点时绳

7、子的拉力和小球的重力的合绳子的拉力和小球的重力的合力提供向心力，力提供向心力，F向向FG用细线拴住小球在光滑水平用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动面内做匀速圆周运动线的拉力提供向心力，线的拉力提供向心力，F向向T物体随转盘做匀速圆周运动，物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止且相对转盘静止转盘对物体的静摩擦力提供向转盘对物体的静摩擦力提供向心力，心力，F向向f小球在细线作用下，在水平小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动面内做圆周运动小球的重力和细线的拉力的合小球的重力和细线的拉力的合力提供向心力，力提供向心力，F向向F合合木块随圆桶绕轴线做圆周运木块随圆桶绕轴线做圆周运动动圆桶侧壁

8、对木块的弹力提供向圆桶侧壁对木块的弹力提供向心力，心力，F向向N精典例如精典例如例例1 关于向心力的说法正确的选项是关于向心力的说法正确的选项是()A.物体由于做圆周运动还受到一个向心力物体由于做圆周运动还受到一个向心力B.向心力可以是任何性质的力向心力可以是任何性质的力C.做匀速圆周运动的物体其向心力是恒力做匀速圆周运动的物体其向心力是恒力D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定指向圆心做圆周运动的物体所受各力的合力一定指向圆心解析解析力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动，而不是因力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动，而不是因为做圆周运动才产生向心力，也

9、不能说物体还受一个向心力，故为做圆周运动才产生向心力，也不能说物体还受一个向心力，故A错误；向心力是错误；向心力是效果力，可以是任何一种性质的力，故效果力，可以是任何一种性质的力，故B正确；物体做匀速圆周运动的向心力方向正确；物体做匀速圆周运动的向心力方向永远指向圆心，其大小不变，方向时刻改变，故永远指向圆心，其大小不变，方向时刻改变，故C错误；只有匀速圆周运动中，合错误；只有匀速圆周运动中，合外力提供向心力，而非匀速圆周运动中向心力并非物体所受的合外力，而是合外力外力提供向心力，而非匀速圆周运动中向心力并非物体所受的合外力，而是合外力指向圆心的分力提供向心力，故指向圆心的分力提供向心力，故D

10、错误。错误。答案答案B例例2 如图如图1所示，水平转盘上放有一质量为所示，水平转盘上放有一质量为m的物体的物体(可视为质点可视为质点)，连接物体和转轴的，连接物体和转轴的绳子长为绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的倍，转盘的角速度由零逐渐倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：增大，求： “一、二、三、四求解圆周运动问题一、二、三、四求解圆周运动问题针对训练针对训练1 (2021株洲高一检测株洲高一检测)如图如图2所示，有一质量为所示，有一质量为m1的小球的小球A与质量为与质量为m2的物的物块块B通过轻绳相连，轻绳穿过光滑水平板中央的小孔通过轻绳相连

11、，轻绳穿过光滑水平板中央的小孔O。当小球。当小球A在水平板上绕在水平板上绕O点点做半径为做半径为r的圆周运动时，物块的圆周运动时，物块B刚好保持静止。求：刚好保持静止。求：图图2(1)轻绳的拉力；轻绳的拉力；(2)小球小球A运动的线速度大小。运动的线速度大小。解析解析(1)物块物块B受力平衡，故轻绳拉力受力平衡，故轻绳拉力Tm2g向心加速度的理解向心加速度的理解要点归纳要点归纳1.物理意义：描述线速度改变的快慢，只表示速度方向变化的快慢，不表示速度大小物理意义：描述线速度改变的快慢，只表示速度方向变化的快慢，不表示速度大小变化的快慢。变化的快慢。2.方向：不管向心加速度方向：不管向心加速度an

12、的大小是否变化，的大小是否变化，an的方向始终指向圆心，是时刻改变的，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。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。3.无论是匀速圆周运动，还是变速圆周运动都有向心加速度，且方向都指向圆心。无论是匀速圆周运动，还是变速圆周运动都有向心加速度，且方向都指向圆心。精典例如精典例如例例3 (多项选择多项选择)关于向心加速度，以下说法正确的选项是关于向心加速度，以下说法正确的选项是()A.向心加速度的方向始终与速度方向垂直向心加速度的方向始终与速度方向垂直B.向心加速度只改变线速

13、度的方向，不改变线速度的大小向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心解析向心加速度的方向沿半径指向圆心，速度方向那么沿圆周的切线方向，所以解析向心加速度的方向沿半径指向圆心，速度方向那么沿圆周的切线方向，所以向心加速度的方向始终与速度方向垂直，只改变线速度的方向，选项向心加速度的方向始终与速度方向垂直，只改变线速度的方向，选项A、B正确；物正确；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，选项

14、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，选项D正确；正确；物体做变速圆周运动时，物体的向心加速度与切向加速度的合加速度的方向不指向物体做变速圆周运动时，物体的向心加速度与切向加速度的合加速度的方向不指向圆心，选项圆心，选项C错误。错误。ABD针对训练针对训练2 以下关于匀速圆周运动中向心加速度的说法正确的选项是以下关于匀速圆周运动中向心加速度的说法正确的选项是()A.向心加速度表示做圆周运动的物体速率改变的快慢向心加速度表示做圆周运动的物体速率改变的快慢B.向心加速度表示角速度变化的快慢向心加速度表示角速度变化的快慢C.向心加速度描述线速度方向变化的快慢向心加速度描述线速

15、度方向变化的快慢D.匀速圆周运动的向心加速度不变匀速圆周运动的向心加速度不变解析匀速圆周运动中速率不变，向心加速度只改变速度的方向，显然解析匀速圆周运动中速率不变，向心加速度只改变速度的方向，显然A项错误；匀项错误；匀速圆周运动的角速度是不变的，所以速圆周运动的角速度是不变的，所以B项错误；匀速圆周运动中速度的变化只表现为项错误；匀速圆周运动中速度的变化只表现为速度方向的变化，加速度作为反映速度变化快慢的物理量，向心加速度只描述速度方速度方向的变化，加速度作为反映速度变化快慢的物理量，向心加速度只描述速度方向变化的快慢，所以向变化的快慢，所以C项正确；向心加速度的方向是时刻变化的，所以项正确；向心加速度的方向是时刻变化的，所以D项错误。项错误。答案答案C向心加速度公式的理解和应用向心加速度公式的理解和应用要点归纳要点归纳1.向心加速度的几种表达式向心加速度的几种表达式2.向心加速度与半径的关系向心加速度与半径的关系(3)假设无特定条件，那么不能说向心加速度与假设无特定条件，那么不能说向心加速度与r是成正比还是成反比。是成正比还是成反比。精典例如精典例如例例4 (多项选择多项选择)一个小球以大小为一个小球以大小为a4 m/s2的向心加速度做匀速圆周运动，半径的向心加速度做匀速圆周运动，半径r1 m，那么以下说法正确的选项是