高中物理第二章匀速圆周运动2匀速圆周运动的向心力和向心加速度省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

,2,匀速圆周运动向心力和向心加速度,第二章,匀速圆周运动,第1页,学习,目标,1.,了解向心力概念及其表示式含义,.,2.,知道向心力大小与哪些原因相关，并能用来进行计算,.,3.,知道向心加速度和线速度、角速度关系，能够用向心加速度公式求解相关问题,.,第2页,内容索引,重点探究,启迪思维 探究重点,达标检测,检测评价 达标过关,自主预习,预习新知 扎实基础,第3页,自主预习,第4页,一、向心力,1.,定义：物体做匀速圆周运动时所受协力方向一直指向,，这个指向,协力就叫做向心力,.,2.,方向：一直沿,指向,.,3.,作用效果：因为向心力一直指向圆心，其方向与物体运动方向一直,_,，故向心力只改变线速度,，不改变其,.,4.,起源：能够由弹力、摩擦力提供，也能够由其它,力提供；能够由一个力提供，也能够由几个力,提供,.,圆心,圆心,半径,垂,圆心,直,方向,大小,性质,协力,第5页,二、向心力大小,探究目标,探究影响向心力大小原因,探究方法,控制变量法,探究过程,m,、,r,相同,改变角速度,，则,越大，向心力,F,就,_,m,、,相同,改变半径,r,，则,r,越大，向心力,F,就,_,、,r,相同,改变质量,m,，则,m,越大，向心力,F,就,_,结论,物体做匀速圆周运动需要向心力大小，在质量和半径一定时，与角速度平方成 ；在质量和角速度一定时，与半径成,；在角速度和半径一定时，与质量成_,公式,F,或,F,越大,越大,越大,正比,正比,正比,mr,2,第6页,三、向心加速度,1.,定义：做匀速圆周运动物体，在,作用下产生指向,加速度,.,2.,大小：,(1),a,；,(2),a,.,3.,方向：沿半径方向指向,，与线速度方向,，且时刻在改变，所以匀速圆周运动是,(,填,“,匀加速,”,或,“,变加速,”,),曲线运动,.,向心力,圆心,2,r,圆心,垂直,变加速,第7页,1.,判断以下说法正误,.,(1),匀速圆周运动向心力是恒力,.(,),(2),全部圆周运动协力都等于向心力,.(,),(3),向心力作用是改变物体速度方向，产生向心加速度,.(,),(4),匀速圆周运动加速度大小不变，故此运动是匀变速运动,.(,),(5),依据,a,知加速度与半径,r,成反比,.(,),即学即用,答案,第8页,2.,在长,0.2 m,细绳一端系一个质量为,0.1 kg,小球，绳另一端固定在光滑水平桌面上，使小球以,0.6 m/s,速度在桌面上做匀速圆周运动，则小球运动角速度为,_,，向心加速度为,_,，绳拉小球力大小为,_.,答案,解析,3 rad/s,1.8 m/s,2,0.18 N,第9页,重点探究,第10页,一、向心力,导学探究,答案,1.,分析图,1,甲、乙、丙中小球、地球和,“,旋转秋千,”,(,模型,),做匀速圆周运动时受力情况，协力方向怎样？协力方向与线速度方向有什么关系？协力作用效果是什么？,图,1,第11页,答案,甲图中小球受绳拉力、水平地面支持力和重力作用，协力等于绳对小球拉力；乙图中地球受太阳引力作用；丙图中秋千受重力和拉力共同作用,.,三图中协力方向都沿半径指向圆心且与线速度方向垂直，协力作用效果是改变线速度方向,.,第12页,2.,如图,2,所表示，用手拉细绳使小球在光滑水平地面上做匀速圆周运动，在半径不变条件下，减小旋转角速度，感觉手拉绳力怎样改变？在角速度不变条件下增大旋转半径，手拉绳力怎样改变？在旋转半径、角速度相同情况下，换用不一样质量球，手拉绳力有什么不一样？,答案,答案,变小；变大；手对质量大球拉力比对质量小球拉力大,.,图,2,第13页,2.,向心力方向：沿半径指向圆心，方向时刻改变，一直和质点运动方向垂直，即总与圆周运动线速度方向垂直,.,3.,向心力是依据效果命名力，不是物体实际受到力,.,4.,向心力起源,向心力是依据力作用效果命名,.,它能够由重力、弹力、摩擦力等各种性质力提供，也能够由它们协力提供，还能够由某个力分力提供,.,知识深化,第14页,例,1,如图,3,所表示，一圆盘可绕过圆盘中心,O,且垂直于盘面竖直轴转动，在圆盘上放一小木块,A,，它随圆盘做匀速圆周运动且一直相对圆盘静止，则关于木块,A,受力，以下说法中正确是,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，摩擦力方向指向,圆心,D.,木块,A,受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力方向与木块运动方向相同,答案,图,3,解析,第15页,解析,因为圆盘上木块,A,在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力作用而平衡,.,而木块在水平面内做匀速圆周运动，其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力方向指向圆心,O,，故选,C.,第16页,针对训练,1,如图,4,所表示，用细线吊着一个质量为,m,小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，则小球受到向心力是,A.,绳子拉力,B.,重力、绳拉力协力,C.,重力,D.,重力和绳拉力协力沿绳方向分力,答案,图,4,解析,第17页,解析,小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析：小球受重力和绳子拉力，因为它们协力总是指向圆心并使得小球在水平面内做匀速圆周运动，这个协力就叫做向心力，向心力是按照力效果来命名，这里是重力和拉力协力，故,B,正确，,A,、,C,、,D,错误,.,第18页,当质量为,m,物体，沿半径为,r,圆以速率,v,做匀速圆周运动，则物体需要向心力为多大？向心加速度为多大？,二、向心加速度,导学探究,答案,第19页,方向：总是指向圆心，方向时刻改变,.,2.,向心加速度与半径关系,(,如图,5),知识深化,图,5,第20页,3.,向心加速度作用：,向心加速度方向总是与速度方向垂直，故向心加速度只改变速度方向，对速度大小无影响,.,4.,圆周运动性质：,不论向心加速度,a,大小是否改变，其方向时刻改变，所以圆周运动加速度时刻发生改变，圆周运动是变加速曲线运动,.,5.,向心加速度公式也适合用于非匀速圆周运动,(1),物体做非匀速圆周运动时，加速度不是指向圆心，但它能够分解为沿切线方向分量和指向圆心方向分量，其中指向圆心方向分量就是向心加速度，此时向心加速度仍满足：,a,2,r,.,(2),不论是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动，向心加速度都指向圆心,.,第21页,例,2,如图,6,所表示，一球体绕轴,O,1,O,2,以角速度,匀速旋转，,A,、,B,为球体上两点，以下几个说法中正确是,A.,A,、,B,两点含有相同角速度,B.,A,、,B,两点含有相同线速度,C.,A,、,B,两点向心加速度方向都指向球心,D.,A,、,B,两点向心加速度之比为,2,1,答案,解析,图,6,第22页,解析,A,、,B,为球体上两点，所以，,A,、,B,两点角速度与球体绕轴,O,1,O,2,旋转角速度相同，,A,对；,如图所表示，,A,以,P,为圆心做圆周运动，,B,以,Q,为圆心做,圆周运动，所以，,A,、,B,两点向心加速度方向分别,指向,P,、,Q,，,C,错；,第23页,例,3,如图,7,所表示，,O,1,为皮带传动主动轮轴心，主动轮半径为,r,1,，,O,2,为从动轮轴心，从动轮半径为,r,2,，,r,3,为固定在从动轮上小轮半径,.,已知,r,2,2,r,1,，,r,3,1.5,r,1,.,A,、,B,、,C,分别是三个轮边缘上点，则点,A,、,B,、,C,向心加速度之比是,(,皮带不打滑,),A.1,2,3 B.2,4,3,C.8,4,3 D.3,6,2,答案,解析,图,7,第24页,解析,因为皮带不打滑，,A,点与,B,点线速度大小相等，都等于皮带运动速率,.,依据向心加速度公式,a,，可得,a,A,a,B,r,2,r,1,2,1.,因为,B,、,C,是固定在一起轮上两点，所以它们角速度相同,.,依据向心加速度公式,a,n,r,2,，可得,a,B,a,C,r,2,r,3,4,3.,由此得,a,A,a,B,a,C,8,4,3,，故选,C.,第25页,向心加速度公式应用技巧,向心加速度每一个公式都包括三个物理量改变关系，必须在某一物理量不变时分析另外两个物理量之间关系,.,在比较转动物体上做圆周运动各点向心加速度大小时，应按以下步骤进行：,(1),先确定各点是线速度大小相等，还是角速度相同,.,(2),在线速度大小相等时，向心加速度与半径成反比，在角速度相同时，向心加速度与半径成正比,.,方法总结,第26页,针对训练,2,如图,8,所表示，一个大轮经过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮半径是小轮,2,倍，大轮上一点,S,与转动轴距离是半径,，当大轮边上,P,点向心加速度是,12 m/s,2,时，大轮上,S,点和小轮边缘上,Q,点向心加速度分别为多大？,答案,解析,图,8,第27页,第28页,达标检测,第29页,1.,(,向心力了解,),(,多项选择,),下面关于向心力叙述中，正确是,A.,向心力方向一直沿着半径指向圆心，所以是一个变力,B.,做匀速圆周运动物体，除了受到别物体对它作用力外，还一定,受到一个向心力作用,C.,向心力能够是重力、弹力、摩擦力中某个力，也能够是这些力中某,几个力协力，或者是某一个力分力,D.,向心力只改变物体速度方向，不改变物体速度大小,答案,解析,1,2,3,4,5,第30页,解析,向心力是依据力作用效果来命名，它能够是物体受力协力，也能够是某一个力分力，所以，在进行受力分析时，不能再分析向心力,.,向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小，,A,、,C,、,D,正确,.,1,2,3,4,5,第31页,2.,(,向心加速度了解,),(,多项选择,),关于向心加速度，以下说法中正确是,A.,向心加速度方向一直与速度方向垂直,B.,向心加速度方向保持不变,C.,物体做圆周运动时加速度方向一直指向圆心,D.,物体做匀速圆周运动时加速度方向一直指向圆心,答案,解析,1,2,3,4,5,第32页,1,2,3,4,5,解析,向心加速度方向沿半径指向圆心，速度方向沿圆周切线方向，所以向心加速度方向一直与速度方向垂直，且方向在不停改变,.,物体做匀速圆周运动时，只含有向心加速度，加速度方向一直指向圆心；非匀速圆周运动加速度不是一直指向圆心，故选,A,、,D.,第33页,3.,(,传动装置中向心加速度,),如图,9,所表示，两轮压紧，经过摩擦传动,(,不打滑,),，已知大轮半径是小轮半径,2,倍，,E,为大轮半径中点，,C,、,D,分别是大轮和小轮边缘上一点，则,E,、,C,、,D,三点向心加速度大小关系正确是,A.,a,C,a,D,2,a,E,B.,a,C,2,a,D,2,a,E,答案,图,9,1,2,3,4,5,解析,第34页,1,2,3,4,5,第35页,4.,(,向心力计算,),如图,10,所表示，质量为,1 kg,小球用细绳悬挂于,O,点，将小球拉离竖直位置释放后，抵达最低点时速度为,2 m/s,，已知球心到悬点距离为,1 m,，取重力加速度,g,10 m/s,2,，求小球在最低点时对绳拉力大小,.,答案,解析,1,2,3,4,5,图,10,答案,14 N,第36页,解析,小球在最低点时做圆周运动向心力由重力,mg,和绳拉力,T,提供,(,如图所表示,),，,1,2,3,4,5,小球对绳拉力与绳对小球拉力是一对作用力和反作用力，所以小球在最低点时对绳拉力大小为,14 N.,第37页,5.,(,向心力计算,),A,、,B,两球都做匀速圆周运动，,A,球质量为,B,球,3,倍，,A,球在半径为,25 cm,圆周上运动，,B,球在半径为,16 cm,圆周上运动，,A,球转速为,30 r/min,，,B,球转速为,75 r/min,，求,A,球所受向心力与,B,球所受向心力比值,.,1,2,3,4,5,答案,解析,第38页,