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

1、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返回返回返回返回返回返回 自学教材自学教材 1向心力及其方向向心力及其方向 (1)定义：做匀速圆周运动的物体所受的方向始终指向定义：做匀速圆周运动的物体所受的方向始终指向 的合力。的合力。 (2)方向：始终指向圆心，总是与运动方向方向：始终指向圆心，总是与运动方向 。 (3)作用：向心力只改变速度作用：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。圆心圆心垂直垂直方向方向大小大小返回2向心力的大小向心力的大小(1)实验探究实验探究 探究目的：探究向心力大

2、小探究目的：探究向心力大小F与质量与质量m、角速度、角速度和半径和半径r之之间的关系。间的关系。实验方法：实验方法： 。实验过程：实验过程：a保持保持、r相同，研究向心力相同，研究向心力F与小球质量之间的关系。与小球质量之间的关系。b保持保持 相同，研究向心力相同，研究向心力F与与 之间的关系。之间的关系。c保持保持、m相同，研究向心力相同，研究向心力F与半径与半径r之间的关系。之间的关系。控制变量法控制变量法m、r角速度角速度返回 实验结论：做匀速圆周运动所需向心力的大小，在实验结论：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，与半径成质量和角速度一定时，与半径成 比；在质量和半径

3、一比；在质量和半径一定时，与角速度的平方成定时，与角速度的平方成 比；在半径和角速度一定时，比；在半径和角速度一定时，与质量成与质量成 比。比。 (2)向心力的公式：向心力的公式： F 或或F 。正正正正正正m2r返回 重点诠释重点诠释 返回 2向心力是效果力向心力是效果力 向心力因其方向时刻指向圆心而得名，是效果力。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。为向心力。受力分

4、析时不分析向心力。返回 3向心力的特点向心力的特点 (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。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。度方向而做圆周运动。返回 4向心力的来源向心力的来源 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、摩擦力等各种到的另外的

5、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。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，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，则此时向心力由重力提供，F向向G，如图，如图221(a) 。 (2)向心力可以由弹力提供，如用细线拴住小球在光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，向心力由绳的拉力滑的水平面内做匀速圆周运动，向心力由绳的拉力T(即弹

6、即弹力力)提供，即提供，即F向向T，如图，如图(b)。返回图图221 (3)向心力可以由摩擦力提供，如物体随转盘做匀速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，即的静摩擦力提供，即F向向f，如图，如图(c)。返回 (4)向心力可以由合力来提供，如细线拴住小球在竖直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拉力T和重力和重力G的合力提供，即的合力提供，即F向向TG，如图，如图(d)

7、。 (5)向心力可由某个力的分力提供，小球在细线作用下，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，即的分力提供，即F向向F1，如图，如图(e)。返回1关于向心力的下列说法中正确的是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，其向心力是不变的做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的D做圆周

8、运动的物体，其所受外力的合力的方向一做圆周运动的物体，其所受外力的合力的方向一定指向圆心定指向圆心返回解析：解析：向心力由其他性质的力提供，使物体做圆周运动，向心力由其他性质的力提供，使物体做圆周运动，选项选项A错误。向心力只改变速度的方向，选项错误。向心力只改变速度的方向，选项B正确。做匀正确。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，选项在改变，选项C错误。做匀速圆周运动的物体，其合力就是错误。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向心力，一定指向圆心；但做变速率圆周运动的物体

9、所受外力的合力并不一定指向圆心，选项外力的合力并不一定指向圆心，选项D错误。错误。答案：答案：B返回自学教材自学教材向心力向心力2r圆心圆心返回重点诠释重点诠释 对向心加速度的理解对向心加速度的理解 (1)意义：描述线速度方向变化的快慢。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，不论方向：总是沿着圆周运动的半径指向圆心，不论加速度加速度a的大小是否变化，的大小是否变化，a的方向是时刻改变的，所以的方向是时刻改变的，所以圆周运动一定是变加速运动。圆周运动一定是变加速运动。返回返回 对大小变化的理解对大小变化的理解 a当匀速圆周运动的半径一定时，向心加速度的大小

10、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。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。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。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。向心加速度公式也适用于非匀速圆周运动。返回返回答案：答案：B返回返回 例例1一圆盘可绕通过圆盘中心一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上且垂直于盘面的

11、竖直轴转动，在圆盘上放置一小木块放置一小木块A，它随圆盘一起做匀速，它随圆盘一起做匀速圆周运动，如图圆周运动，如图222所示，则关于所示，则关于木块木块A的受力，下列说法正确的是的受力，下列说法正确的是()图图222返回 A木块木块A受重力、支持力和向心力受重力、支持力和向心力 B木块木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反向与木块运动方向相反 C木块木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心向指向圆心 D木块木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与

12、木块运动方向相同向与木块运动方向相同返回 思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下两个方面：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。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。相反。 解析解析因为小木块随圆盘一起做匀速圆周运动，受重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，所以匀速圆周运动的向心力，所以A错；因为木块的运动方向总错；因为木块的运动方向总是沿该点的切线方向，而

13、静摩擦力的方向是时刻指向圆心的，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，所以所以B、D错，错，C对。对。 答案答案C返回 借题发挥借题发挥 (1)做匀速圆周运动的物体，其合外力一定指向圆心，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。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，则这个力哪个力或哪些力的合力指向圆心，则这个力(或合力或合力)即为即为该圆周运动的向心力。该圆周运动的向心力。

14、返回1.如图如图223所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧所示，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，则物体所受的靠着一个物体和圆桶一起运动，则物体所受的向心力是向心力是()A弹力弹力B重力重力C静摩擦力静摩擦力 D滑动摩擦力滑动摩擦力解析：解析：物体随圆桶一起做匀速圆周运动，运动平面为水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，平面，一定是由水平方向圆桶对物体的弹力提供向心力，故故A正确。正确。答案：答案：A返回 例例2如图如图224所示为两所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在不

15、打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮一起的，轮1的半径和轮的半径和轮2的半径相同，轮的半径相同，轮3的半径和轮的半径和轮4的半径相同，且为轮的半径相同，且为轮1和轮和轮2半径的一半，则轮半径的一半，则轮1边缘的边缘的a点和轮点和轮4边缘的边缘的c点相比点相比()图图224返回返回答案答案D返回 借题发挥借题发挥 (1)在传动装置中要抓住两个基本关系：在传动装置中要抓住两个基本关系： 皮带皮带(或齿轮或齿轮)带动的接触面上线速度大小相等。带动的接触面上线速度大小相等。 同一转轴同一转轴(除轴心除轴心)上的各部分角速度相等。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，

16、在线速度相等的情况下，比较向心加速度的大小，用公式用公式av2/r；在角速度相等的情况下，用公式；在角速度相等的情况下，用公式ar2则较为方便。则较为方便。返回2如图如图225所示，所示，O、O1为两个皮带为两个皮带轮，轮，O轮的半径为轮的半径为r，O1轮的半径为轮的半径为R，且且Rr，M点为点为O轮边缘上的一点，轮边缘上的一点，N点为点为O1轮上的任意一点，当皮带轮转动时轮上的任意一点，当皮带轮转动时(设转动过设转动过程中不打滑程中不打滑)，则，则()图图225 返回AM点的向心加速度一定大于点的向心加速度一定大于N点的向心加速度点的向心加速度BM点的向心加速度一定等于点的向心加速度一定等于

17、N点的向心加速度点的向心加速度CM点的向心加速度可能小于点的向心加速度可能小于N点的向心加速度点的向心加速度DM点的向心加速度可能等于点的向心加速度可能等于N点的向心加速度点的向心加速度返回答案：答案：A返回 例例3如图如图226所示，一个内壁光滑的圆锥形筒所示，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的小球A和和B紧贴着筒的内壁分别在图中所示的水平面内做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匀速圆周运动，则以下说法中正确的是() AA球的线速度必定大于球的线速度必定大于

18、B球的线速度球的线速度 BA球的角速度必定小于球的角速度必定小于B球的角速度球的角速度 CA球的运动周期必定小于球的运动周期必定小于B球的运动周期球的运动周期 DA球对筒壁的压力必定大于球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力球对筒壁的压力返回返回 解析解析小球小球A和和B的受力情况如图所示，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由图可知，两球的向心力都来源于重力mg和和支持力支持力N的合力，建立如图所示的坐标系，则的合力，建立如图所示的坐标系，则有：有： N1Nsin mg N2Ncos F 所以所以Fmgcot 。返回答案答案AB返回 借题发挥借题发挥 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，通常应写出这个物理量的表达式，某个物理量的大小时，通常应写