2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度課件 教科版必修2.ppt

《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度課件 教科版必修2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度課件 教科版必修2.ppt（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度,第二章勻速圓周運(yùn)動(dòng),學(xué)習(xí)目標(biāo),1.理解向心力的概念及其表達(dá)式的含義. 2.知道向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算. 3.知道向心加速度和線速度、角速度的關(guān)系，能夠用向心加速度公式求解有關(guān)問(wèn)題.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、向心力 1.定義：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力方向始終指向 ，這個(gè)指向 的合力就叫做向心力. 2.方向：始終沿 指向 . 3.作用效果：由于向心力始終指向圓心，其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終__ ，故向心力只改變線速度的 ，不改

2、變其 . 4.來(lái)源：可以由彈力、摩擦力提供，也可以由其他 的力提供；可以由一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的 提供.,圓心,圓心,半徑,垂,圓心,直,方向,大小,性質(zhì),合力,二、向心力的大小,越大,越大,越大,正比,正比,正比,mr2,三、向心加速度 1.定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在 作用下產(chǎn)生的指向 的加速度. 2.大小：(1)a ；(2)a . 3.方向：沿半徑方向指向 ，與線速度方向 ，且時(shí)刻在變化，因此勻速圓周運(yùn)動(dòng)是 (填“勻加速”或“變加速”)曲線運(yùn)動(dòng).,向心力,圓心,2r,圓心,垂直,變加速,1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是恒

3、力.( ) (2)所有圓周運(yùn)動(dòng)的合力都等于向心力.( ) (3)向心力的作用是改變物體速度的方向，產(chǎn)生向心加速度.( ) (4)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小不變，故此運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng).( ) (5)根據(jù)a 知加速度與半徑r成反比.( ),即學(xué)即用,,,,答案,,,2.在長(zhǎng)0.2 m的細(xì)繩的一端系一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的小球，繩的另一端固定在光滑水平桌面上，使小球以0.6 m/s的速度在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球運(yùn)動(dòng)的角速度為_(kāi)_______，向心加速度為_(kāi)_______，繩拉小球的力大小為_(kāi)_____.,答案,解析,3 rad/s,1.8 m/s2,0.18 N,重點(diǎn)探究,,一、向心力,導(dǎo)學(xué)探究

4、,答案,1.分析圖1甲、乙、丙中小球、地球和“旋轉(zhuǎn)秋千”(模型)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況，合力的方向如何？合力的方向與線速度方向有什么關(guān)系？合力的作用效果是什么？,圖1,答案甲圖中小球受繩的拉力、水平地面的支持力和重力的作用，合力等于繩對(duì)小球的拉力；乙圖中地球受太陽(yáng)的引力作用；丙圖中秋千受重力和拉力共同作用.三圖中合力的方向都沿半徑指向圓心且與線速度的方向垂直，合力的作用效果是改變線速度的方向.,2.如圖2所示，用手拉細(xì)繩使小球在光滑水平地面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在半徑不變的的條件下，減小旋轉(zhuǎn)的角速度，感覺(jué)手拉繩的力怎樣變化？在角速度不變的條件下增大旋轉(zhuǎn)半徑，手拉繩的力怎樣變化？在旋轉(zhuǎn)半徑、角速

5、度相同的情況下，換用不同質(zhì)量的球，手拉繩的力有什么不同？,答案,答案變??；變大；手對(duì)質(zhì)量大的球的拉力比對(duì)質(zhì)量小的球的拉力大.,圖2,2.向心力的方向：沿半徑指向圓心，方向時(shí)刻改變，始終和質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向垂直，即總與圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向垂直. 3.向心力是根據(jù)效果命名的力，不是物體實(shí)際受到的力. 4.向心力的來(lái)源 向心力是根據(jù)力的作用效果命名的.它可以由重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力提供，也可以由它們的合力提供，還可以由某個(gè)力的分力提供.,知識(shí)深化,例1如圖3所示，一圓盤(pán)可繞過(guò)圓盤(pán)的中心O且垂直于盤(pán)面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤(pán)上放一小木塊A，它隨圓盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)且始終相對(duì)圓盤(pán)靜止，則關(guān)于木塊A的受力

6、，下列說(shuō)法中正確的是 A.木塊A受重力、支持力和向心力 B.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方向與木 塊運(yùn)動(dòng)方向相反 C.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方向指向 圓心 D.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力的方向與木塊運(yùn)動(dòng)方向相同,,答案,圖3,解析,解析由于圓盤(pán)上的木塊A在豎直方向上沒(méi)有加速度，所以，它在豎直方向上受重力和支持力的作用而平衡.而木塊在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需向心力由靜摩擦力提供，且靜摩擦力的方向指向圓心O，故選C.,針對(duì)訓(xùn)練1如圖4所示，用細(xì)線吊著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，則小球受到的向心力是 A.繩子的

7、拉力 B.重力、繩的拉力的合力 C.重力 D.重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力,,答案,圖4,解析,解析小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)小球受力分析：小球受重力和繩子的拉力，由于它們的合力總是指向圓心并使得小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這個(gè)合力就叫做向心力，向心力是按照力的效果來(lái)命名的，這里是重力和拉力的合力，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤.,,當(dāng)質(zhì)量為m的物體，沿半徑為r的圓以速率v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則物體需要的向心力為多大？向心加速度為多大？,二、向心加速度,導(dǎo)學(xué)探究,答案,方向：總是指向圓心，方向時(shí)刻改變. 2.向心加速度與半徑的關(guān)系(如圖5),知識(shí)深化,圖5,3.向心加速度的作用：向心加速度的

8、方向總是與速度方向垂直，故向心加速度只改變速度的方向，對(duì)速度的大小無(wú)影響. 4.圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：不論向心加速度a的大小是否變化，其方向時(shí)刻改變，所以圓周運(yùn)動(dòng)的加速度時(shí)刻發(fā)生變化，圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng). 5.向心加速度公式也適用于非勻速圓周運(yùn)動(dòng) (1)物體做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度不是指向圓心，但它可以分解為沿切線方向的分量和指向圓心方向的分量，其中指向圓心方向的分量就是向心加速度，此時(shí)向心加速度仍滿足：a 2r. (2)無(wú)論是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度都指向圓心.,例2如圖6所示，一球體繞軸O1O2以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，A、B為球體上兩點(diǎn)，下列幾種說(shuō)法中正確的是 A.A、B兩點(diǎn)

9、具有相同的角速度 B.A、B兩點(diǎn)具有相同的線速度 C.A、B兩點(diǎn)的向心加速度的方向都指向球心 D.A、B兩點(diǎn)的向心加速度之比為21,答案,解析,,圖6,解析A、B為球體上兩點(diǎn)，因此，A、B兩點(diǎn)的角速度與球體繞軸O1O2旋轉(zhuǎn)的角速度相同，A對(duì)； 如圖所示，A以P為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，B以Q為圓心做 圓周運(yùn)動(dòng)，因此，A、B兩點(diǎn)的向心加速度方向分別 指向P、Q，C錯(cuò)；,例3如圖7所示，O1為皮帶傳動(dòng)的主動(dòng)輪的軸心，主動(dòng)輪半徑為r1，O2為從動(dòng)輪的軸心，從動(dòng)輪半徑為r2，r3為固定在從動(dòng)輪上的小輪的半徑.已知r22r1，r31.5r1.A、B、C分別是三個(gè)輪邊緣上的點(diǎn)，則點(diǎn)A、B、C的向心加速度之比是(皮

10、帶不打滑) A.123 B.243 C.843 D.362,答案,解析,,圖7,解析因?yàn)槠Р淮蚧?，A點(diǎn)與B點(diǎn)的線速度大小相等，都等于皮帶運(yùn)動(dòng)的速率.根據(jù)向心加速度公式a ，可得aAaBr2r121.由于B、C是固定在一起的輪上的兩點(diǎn)，所以它們的角速度相同.根據(jù)向心加速度公式anr2，可得aBaCr2r343.由此得aAaBaC843，故選C.,向心加速度公式的應(yīng)用技巧 向心加速度的每一個(gè)公式都涉及三個(gè)物理量的變化關(guān)系，必須在某一物理量不變時(shí)分析另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系.在比較轉(zhuǎn)動(dòng)物體上做圓周運(yùn)動(dòng)的各點(diǎn)的向心加速度的大小時(shí)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行： (1)先確定各點(diǎn)是線速度大小相等，還是角速度相同.

11、 (2)在線速度大小相等時(shí)，向心加速度與半徑成反比，在角速度相同時(shí)，向心加速度與半徑成正比.,針對(duì)訓(xùn)練2如圖8所示，一個(gè)大輪通過(guò)皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶和兩輪之間無(wú)滑動(dòng)，大輪的半徑是小輪的2倍，大輪上的一點(diǎn)S與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離是半徑的 ，當(dāng)大輪邊上P點(diǎn)的向心加速度是12 m/s2時(shí)，大輪上的S點(diǎn)和小輪邊緣上的Q點(diǎn)的向心加速度分別為多大？,答案,解析,圖8,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(向心力的理解)(多選)下面關(guān)于向心力的敘述中，正確的是 A.向心力的方向始終沿著半徑指向圓心，所以是一個(gè)變力 B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，除了受到別的物體對(duì)它的作用力外，還一定 受到一個(gè)向心力的作用 C.向心力可以是重力、彈力、摩擦

12、力中的某個(gè)力，也可以是這些力中某 幾個(gè)力的合力，或者是某一個(gè)力的分力 D.向心力只改變物體速度的方向，不改變物體速度的大小,,答案,解析,1,2,3,4,5,,,解析向心力是根據(jù)力的作用效果來(lái)命名的，它可以是物體受力的合力，也可以是某一個(gè)力的分力，因此，在進(jìn)行受力分析時(shí)，不能再分析向心力.向心力時(shí)刻指向圓心，與速度垂直，所以向心力只改變速度方向，不改變速度大小，A、C、D正確.,1,2,3,4,5,2.(向心加速度的理解)(多選)關(guān)于向心加速度，以下說(shuō)法中正確的是 A.向心加速度的方向始終與速度方向垂直 B.向心加速度的方向保持不變 C.物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心 D.物體做勻

13、速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心,,答案,解析,1,2,3,4,5,,1,2,3,4,5,解析向心加速度的方向沿半徑指向圓心，速度方向沿圓周的切線方向，所以向心加速度的方向始終與速度方向垂直，且方向在不斷改變.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只具有向心加速度，加速度方向始終指向圓心；非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度不是始終指向圓心，故選A、D.,3.(傳動(dòng)裝置中的向心加速度)如圖9所示，兩輪壓緊，通過(guò)摩擦傳動(dòng)(不打滑)，已知大輪半徑是小輪半徑的2倍，E為大輪半徑的中點(diǎn)，C、D分別是大輪和小輪邊緣上的一點(diǎn)，則E、C、D三點(diǎn)向心加速度大小關(guān)系正確的是 A.aCaD2aE B.aC2aD2aE,答案,,圖9,1,2

14、,3,4,5,解析,1,2,3,4,5,4.(向心力的計(jì)算)如圖10所示，質(zhì)量為1 kg的小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將小球拉離豎直位置釋放后，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度為2 m/s，已知球心到懸點(diǎn)的距離為1 m，取重力加速度g10 m/s2，求小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩的拉力的大小.,答案,解析,1,2,3,4,5,圖10,答案14 N,解析小球在最低點(diǎn)時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由重力mg和繩的拉力T提供(如圖所示)，,1,2,3,4,5,小球?qū)K的拉力與繩對(duì)小球的拉力是一對(duì)作用力和反作用力，所以小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)繩的拉力大小為14 N.,5.(向心力的計(jì)算)A、B兩球都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，A球質(zhì)量為B球的3倍，A球在半徑為25 cm的圓周上運(yùn)動(dòng)，B球在半徑為16 cm的圓周上運(yùn)動(dòng)，A球轉(zhuǎn)速為30 r/min，B球轉(zhuǎn)速為75 r/min，求A球所受向心力與B球所受向心力的比值.,1,2,3,4,5,答案,解析,