陜西省安康市石泉縣高中物理 第2章 研究圓周運動 2.2 研究勻速圓周運動的規(guī)律（問題探究式）課件 滬科版必修2.ppt

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1、第二章 研究圓周運動,第二節(jié) 研究勻速圓周運動的規(guī)律,,勻速圓周運動的實質(zhì)是什么?,那么做勻速圓周運動的物體所受的合力有何特點？加速度又怎樣呢？,勻速圓周運動是變速曲線運動,變速曲線運動,,運動狀態(tài)改變,一定受到外力,一定存在加速度,,,復(fù)習(xí)提問,問題探究,一、向心加速度,問題探究,地球受到什么力的作用? 這個力可能沿什么方向?,應(yīng)該受到指向太陽的引力作用,問題探究,小球受到幾個力的作用? 這幾個力的合力沿什么方向?,小球受到重力、支持力和繩子的拉力三個力的作用，其合力即為繩子的拉力，其方向指向圓心,一、向心加速度,問題探究,加速度的定義式是什么？,a 的方向與v 的方向相同,如何確定v的方

2、向?,速度的變化量v,一、向心加速度,曲線運動中的速度的變化量：,,作法：從同一點作出物體在一段時間的始末兩個速度矢量v1和v2，從初速度v1的末端至末速度v2的末端所作的矢量就是速度的變化量v .,直線運動中的速度的變化量：,,v1=3m/s,水平向東; v2=5m/s,水平向東.,v1=5m/s,水平向東; v2=3m/s,水平向東.,,v1,v,,v2,,v = 2m/s,v = -2m/s,一、向心加速度,一、向心加速度,1、定義：做勻速圓周運動的物體加速度指向圓心，這個加速度稱為向心加速度,4、物理意義：描述速度方向變化的快慢,2、符號：an,3、方向：始終指向圓心,5、說明：勻速圓

3、周運動加速度的大小不變，方向時刻改變，所以勻速圓周運動不是勻變速運動，是變加速運動,指向圓心,一、向心加速度,向心加速度的表達式：,問題探究,一、向心加速度,向心加速度的表達式：,v不變時，an與r 成反比,不變時，an與r 成正比,問題探究,一、向心加速度,小球受哪些力？合外力有何特點？,想一想,輕繩栓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運動。,看一看,二、向心力,,,,G,FN,,F,小球受力分析：,O,FN與G相抵消，所以合力為F,分析：繩子對球有指向圓心的力,合力,二、向心力,,O,,,,,F,F,F,v,v,v,,,,,,,O,小球受力分析：,結(jié)論： 做勻速圓周運動的小球，合外力指向圓心，

4、,與速度v垂直,二、向心力,向心力是不是像重力、彈力、摩擦力那樣按性質(zhì)來命名的？,【牢記】：向心力是 ，它是物體所受 力的合力.向心力的作用效果是只改變速度的 ， 不改變速度的 .,勻速圓周運動的合力有何特點？,【牢記】：勻速圓周運動的合力大小不變，方向沿半徑指向圓心，方向時刻變化，是一變力.,效果力,方向,大小,問題探究,問題探究,二、向心力,2、向心力的方向：,3、向心力的來源：,向心力不是一種特殊的力，它可能是重力或彈力或摩擦力，或者是某個力的分力，還可能是它們的合力.,沿半徑指向圓心，即垂直于質(zhì)點的運動方向,1、向心力定義：,做勻速圓周運動的物體所受到的指向圓心的合外力，叫

5、向心力.,方向時刻發(fā)生變化，是變力.,,,二、向心力,向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，受力分析時不要把向心力當(dāng)作一個獨立的力.,注意：,4、向心力的作用效果:,只改變v的方向,不改變v的大小,為什么？,因為在運動方向上所受的合外力為0，這個方向上的加速度也為0，所以速度大小不變，只改變速度方向.,二、向心力,,向心力的大小跟哪些因素有關(guān)？,驗證：,猜想：,可能與m 、r、、v有關(guān),控制變量法,問題探究,二、向心力,,向心力的大小跟哪些因素有關(guān)？,二、向心力,向心力的大?。?F=m2r,由 v=r 得,注意單位,FN rad/s rm vm/s,F=mv2/r,二、向心力,向心加速度,,向心力

6、,牛頓第二定律,,理論推導(dǎo),,,,,,,,,mg,FN,f,摩擦力f 提供了向心力,,實例分析1,mg,三、學(xué)以致用：實例分析,,,,,,,,,mg,f,FN,FN提供向心力,,實例分析2,三、學(xué)以致用：實例分析,實例分析3,,,,F合mg tan,豎直方向:FN cosmg 水平方向:F合=m2r,豎直方向：FN cosmg 水平方向：F合=m2 R sin,沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運動的小球,三、學(xué)以致用：實例分析,例題精講,例1、下列關(guān)于向心加速度的說法中，正確的是 （ ） A、向心加速度的方向始終與速度的方向垂直 B、向心加速度的方向保持不變 C、在勻速圓周運動中，向心加速度是恒定

7、的 D、在勻速圓周運動中，向心加速度的大小不斷變化,A,A、受重力、支持力 B、受重力、支持力和指向圓心的摩擦力 C、受重力、支持力、向心力、摩擦力 D、以上均不正確,例2 、如圖所示，小物體A與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一起作勻速圓周運動，則A的受力情況是（ ）,,B,例題精講,,例3 、如圖所示裝置中，三個輪的半徑分別為r、2r、4r，b點到圓心的距離為r，求圖中a、b、c、d各點的加速度之比.,例題精講,例4 、 畫出下列物體所受的向心力,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,F拉,G,F拉,G,N,f,G,N,N,G,,G,,N,F向= F拉,F向,F向= f,,G,,N,F向

8、,F向,F向,例題精講,訓(xùn)練鞏固,1關(guān)于做勻速圓周運動物體的向心加速度方向，下列說法 正確的是() A與線速度方向始終相同B與線速度方向始終相反 C始終指向圓心 D始終保持不變,C,2. 如圖所示，為A、B兩質(zhì)點做勻速圓周運動的向心加速度隨半徑變化的圖象，其中A為雙曲線的一個分支，由圖可知 () AA物體運動的線速度大小不變 BA物體運動的角速度大小不變 CB物體運動的角速度大小不變 DB物體運動的線速度大小不變,AC,訓(xùn)練鞏固,3關(guān)于做勻速圓周運動的物體所受的向心力，下列說法正確的是 () A向心力是一個恒力 B因向心力指向圓心，且與線速度垂直，所以它不能改變線速度的大小 C向心力是物體

9、所受的合力 D向心力和向心加速度的方向都是不變的,BC,訓(xùn)練鞏固,4. 如圖所示，一個大輪通過皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動，皮帶和兩輪之間無滑動，大輪的半徑是小輪的2倍，大輪上的一點S與轉(zhuǎn)動軸的距離是半徑的1/3，當(dāng)大輪邊上P點的向心加速度是12 cm/s2時，大輪上的S點和小輪邊緣上的Q點的向心加速度分別為多大？,答案aS4 cm/s2aQ24 cm/s2,訓(xùn)練鞏固,5.如圖所示，一小球用輕繩懸掛于O點，將其拉離豎 直位置一個角度后釋放，則小球以O(shè)點為圓心做圓周運動，運動中小球所需的向心力是 () A繩的拉力 B重力和繩的拉力的合力 C重力和繩的拉力的合力沿繩方向的分力 D繩的拉力和重力沿繩方向

10、的分力的合力,CD,訓(xùn)練鞏固,6.一列火車質(zhì)量為500t，拐彎時沿著圓弧形軌道前進，圓弧半徑為375m，通過彎道時車速為54 km/h，火車所需要的向心力是多大？產(chǎn)生的向心加速度是多大？,解：火車拐彎時v =54km/h=15m/s,m=500t=5105kg.,向心加速度,向心力,7.如圖所示，有一質(zhì)量為m的小球在光滑的半球形碗內(nèi)做勻速圓周運動，軌道平面在水平面內(nèi)。已知小球與半球形碗的球心O的連線跟豎直方向的夾角為，半球形碗的半徑為R，求小球做圓周運動的速度及碗壁對小 球的彈力.,,FN,,mg,,x,,y,訓(xùn)練鞏固,向心力,,方向：,總指向圓心，時刻改變,大?。?F=mr2 ，F(xiàn)=mv2/r,作用效果：,只改變線速度方向，不改變線速度大小。,向心加速度,,方向：,總指向圓心，時刻改變,大小：,a=r2 ，a=v2/r,物理意義：,描述物體在做圓周運動時，速度方向變化快慢的物理量,課堂小結(jié),