高中物理 5.6向心力(精讲优练课型)课件 新人教版必修2.ppt

【典例示范】(2015·潍坊高一检测)如图所示，水平转盘上放有一质 量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转 盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，转盘的角速度由零逐渐增大， 求： (1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度。 (2)当角速度为 时，绳子对物体拉力的大小。 【解题探究】 (1)绳子对物体的拉力为零时，物体受几个力的作用？ 提示：物体受重力、弹力、摩擦力三个力的作用。 (2)什么力充当物体做圆周运动的向心力？ 提示：角速度较小时，圆盘对物体的摩擦力充当向心力；角速度较大时，绳子拉力与摩擦力的合力充当向心力。 【正确解答】(1)当恰由最大静摩擦力提供向心力时，绳子拉力为零时转速达到最大，设此时转盘转动的角速度为ω0，则μmg=mω02r，得ω0= 。 (2)当ω= 时，ωω0，所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供向心力，此时，F+μmg=mω2r 即F+μmg=m· ·r， 得F= μmg。 答案：(1)　 (2) μmg 【过关训练】 1.(拓展延伸)若【典例示范】中转盘的角速度为 时，绳子对物体拉力的大小及物体所受的摩擦力分别是多少？ 【解析】当ω= 时，ωω0，所以此时绳子拉力为0， 由静摩擦力提供向心力f=mω2r，得f= μmg。 答案：0　 μmg 2.(多选)一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则( ) A.A球的角速度必小于B球的角速度 B.A球的线速度必小于B球的线速度 C.A球的运动周期必大于B球的运动周期 D.A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力 【解析】选A、C。两个小球均受到重力mg和筒壁 对它的弹力FN的作用，其合力必定在水平面内时 刻指向圆心。由图可知，筒壁对球的弹力FN= 向心力Fn=mgcotθ，其中θ为圆锥顶角的一半。 对于A、B两球，因质量相等，θ角也相等，所以A、B两小球受到筒壁 的弹力大小相等，A、B两小球对筒壁的压力大小相等，D错误。由牛 顿第二定律知，mgcotθ= 所以，小球的线速度 角速度 周期T=2π 。由此可见，小球 A的线速度必定大于小球B的线速度，B错误。小球A的角速度必小于小 球B的角速度，小球A的周期必大于小球B的周期，A、C正确。 3.长为L的细线，拴一质量为m的小球，细线上端固定，让小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，求细线与竖直方向成θ角时： (1)细线中的拉力大小。 (2)小球运动的线速度的大小。 【解析】(1)小球受重力及绳子的拉力两力作用，如图所示， 竖直方向 FTcosθ=mg， 故拉力FT= (2)小球做圆周运动的半径 r=Lsinθ， 向心力Fn=FTsinθ=mgtanθ， 而 故小球的线速度v= 答案：(1)　 (2) 【补偿训练】(多选)(2015·马鞍山高一检测)在光滑的水平面上，用长为l的细线拴一质量为m的小球，以角速度ω做匀速圆周运动，下列说法中正确的是( ) A.l、ω不变，m越大线越易被拉断 B.m、ω不变，l越小线越易被拉断 C.m、l不变，ω越大线越易被拉断 D.m不变，l减半且角速度加倍时，线的拉力不变 【解析】选A、C。在光滑水平面上的物体的向心力由绳的拉力提供，由向心力公式F=mω2l，得选项A、C正确。 【误区警示】匀速圆周运动中的“变”与“不变” (1)做匀速圆周运动的物体，它的角速度、周期、转速是不变的；它的线速度的大小、向心加速度的大小、向心力的大小是不变的。 (2)做匀速圆周运动的物体，它的线速度的方向、向心加速度的方向、向心力的方向是不断改变的。所以匀速圆周运动是变速运动，是变加速曲线运动。 三、匀速圆周运动与变速圆周运动对比 思考探究： 荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千向下荡时，请思考： (1)此时小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ (2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式Fn= =mω2r还适用吗？ 提示：(1)小朋友做的是变速圆周运动。 (2)小朋友荡到最低点时，绳子拉力与重力的合力指向悬挂点，在其 他位置，合力不指向悬挂点。运动过程中公式Fn= =mω2r仍然适 用。 【归纳总结】两种圆周运动的比较 合力可分解为与圆周相切的分力和指向圆心的分力，指向圆心的分力充当向心力 合力方向一定指向圆心，充当向心力 受力特点 既有向心加速度，又有切向加速度。其中向心加速度指向圆心，大小、方向都不断改变 只有向心加速度，方向指向圆心，不断改变