物理教科必修2第2章第二节选读.ppt

【思路点拨】　两球所受的重力和水平面的支持力在竖直面内，且是一对平衡力，不能提供向心力．P球所受到的向心力由绳a和绳b的拉力的合力提供，Q球所受到的向心力由绳b的拉力提供． 【自主解答】　(1)对球Q，受力如图2－2－7甲所示，其做圆周运动的半径为2R，根据牛顿第二定律有Fb＝mω2·2R＝2mω2R. (2)对球P，受力如图2－2－7乙所示，其做圆周运动的半径为R，根据牛顿第二定律有： Fa－Fb′＝mω2R Fb＝Fb′ 解得： Fa＝Fb′＋mω2R＝ 3mω2R 【答案】　(1)2mω2R　(2)3mω2R 图2－2－7 变式训练3　如图2－2－8所示，A、B两球穿过光滑水平杆，两球间用一细绳连接，当该装置绕竖直轴OO′匀速转动时，两球在杆上恰好不发生滑动，若两球质量之比mA∶mB＝2∶1，那么A、B两球的(　　) A．运动半径之比为1∶2 B．加速度大小之比为1∶2 C．线速度大小之比为1∶2 D．向心力大小之比为1∶2 图2－2－8 * * * * 物体随盘做匀速圆周运动 * * * ⒉ 方向: 沿半径指向圆心方向不断 变化，是变加速运动 大小: a向 = rω2或 a向 = 单位：米每二次方秒（m/s2） v2 r ⒈ 定义: 由向心力产生的加速度叫向心加速度。 ⒊ 物理意义: 它是表示速度方向变化快慢的物理量。 说明:向心力和向心加速度的公式同样适用于一般的圆周运动 核心要点突破 2．向心力是效果力 向心力因其方向时刻指向圆心而得名，故它为效果力． 向心力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为向心力．受力分析时不分析向心力． 3．向心力的来源 在匀速圆周运动中合外力一定是向心力；非匀速圆周运动中，沿半径方向的合外力提供向心力． 向心力是按力的作用效果命名的，充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是多个力的合力或某力的分力． 4．向心力是变力 向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力． 即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．下面说法正确的是(　　) A．因为物体做圆周运动，所以才产生了向心力 B．因物体有向心力存在，所以才迫使物体不断改变运动的方向而做圆周运动 C．因为向心力的方向与线速度的方向垂直，所以向心力对做圆周运动的物体不做功 D．向心力是圆周运动物体所受的合力 解析：选BC.本题考查学生对“向心力”概念的理解程度，某些初学者认为“圆周运动产生向心力”，认为向心力是不同于其他性质力的“新力”，因而造成错选A，又由于有部分同学没有弄清“圆周运动”和“匀速圆周运动” 中所受合力与向心力的关系而错选D.做匀速圆周运动的物体所受的合力即为向心力，与速度方向垂直而不改变速度的大小，而一般圆周运动向心力只是所受合力的一个分力，另一个分力沿圆周的切线方向，改变了速度的大小．所以，深入理解概念是解答本题的关键． 二、对向心加速度的理解 1．物理意义：描述线速度改变的快慢，只改变线速度方向，不改变其大小． 2．方向：总是沿着圆周运动的半径指向圆心，即方向始终与运动方向垂直，方向时刻改变，不论加速度a的大小是否变化，a的方向是时刻改变的，所以圆周运动一定是变加速运动． 图2－2－1 特别提醒：(1)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． (2)做变速圆周运动的物体，加速度并不指向圆心，该加速度有两个分量：一是向心加速度；二是切向加速度，切向加速度改变速度大小． 即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．下列关于向心加速度的说法中，正确的是 (　　) A．向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 B．向心加速度的方向保持不变 C．在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D．在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化 解析：选A.向心加速度的方向始终沿半径指向圆心，而圆周运动的速度方向始终沿圆周上该点的切线方向，故向心加速度的方向始终与速度的方向垂直，故A正确；在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不变，但方向时刻改变，所以B、C、D均错误． 三、对匀速圆周运动的理解 1．匀速圆周运动的特点 线速度大小不变、方向时刻改变；角速度、周期、频率都恒定不变；向心加速度和向心力大小都恒定不变，但方向时刻改变． 2．匀速圆周运动的性质 (1)线速度仅大小不变而方向时刻改变，是变速运动． (2)向心加速度仅大小恒定而方向时刻改变，是非匀变速曲线运动． (3)匀速圆周运动具有周期性，即每经过一个周期物体都要重新回到原来的位置，其运动状态(如v、a大小方向)也要重复原来的情况． (4)做匀速圆周运动的物体所受外力的合力大小恒定，方向总是沿半径指向圆心．