新人教版高中物理必修二《向心力》教学课件教师版.pptx

2.向　心　力 第1课时　向　心　力　　　　　　　　　 ;一、向心力 【思考】光滑桌面上细线拴小球做匀速圆周运动,所受合力沿什么方向?;提示:所受合力沿细线方向,指向圆心。;1.实例表明:做匀速圆周运动的物体受到了指向_____ 的合力。 2.方向:始终沿半径指向_____。;3.表达式: (1)Fn=_____ (2)Fn=_____。 4.效果力:向心力是根据力的_________来命名的,凡是产生向心加速度的力,都是向心力。;二、变速圆周运动和一般曲线运动 1.变速圆周运动的合力 (1)跟圆周相切的分力Ft产生切向加速度at,切向加速 度描述___________变化的快慢。 (2)指向圆心的分力Fn产生向心加速度an,向心加速度 描述_______________的快慢。;2.一般曲线运动:;(1)处理方法:_______。可以将一般的曲线分割成许多很短的小段,看作一小段圆弧。 (2)用圆周运动的处理方法研究质点在这一小段圆弧上的运动。;(3)下列描述中,你认为符合科学事实的有_____。 ①匀速圆周运动的向心力是恒力 ②匀速圆周运动的合力就是向心力 ③变速圆周运动的向心力不指向圆心 ④向心力是具有某种特定性质的力 ⑤向心力可以由重力或弹力来充当;一　向心力 1.匀速圆周运动中向心力的方向: 方向时刻在变化,始终指向圆心,与线速度的方向垂直。;2.向心力的特点:由于向心力的方向与物体运动方向始终垂直,故向心力不改变线速度的大小,只改变线速度的方向。 3.向心力的来源:匀速圆周运动中,向心力等于物体的合外力,常等效为三种情况:合力充当向心力,某一个力充当向心力,某个力的分力充当向心力。;【思考·讨论】 情境:飞机在空中水平面内做匀速圆周运动;在光滑漏斗内壁上,小球做匀速圆周运动。;讨论: (1)飞机和小球在运动过程中受到哪些力的作用? (模型建构) 提示:重力和支持力。;(2)这些力的合力方向及作用效果是什么? (物理观念) 提示:这些力的合力指向圆心,充当向心力,用来提供向心力。;【典例示范】 如图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施,它的基本 装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子的下端连 接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将 人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物理 模型,其中P为处于??平面内的转盘,可绕竖直转轴OO′;转动,设绳长l=10 m,质点的质量m=60 kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离d=4.0 m,转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37°,不计空气阻力及绳重,且绳不可伸长,sin37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求质点与转盘一起做匀速圆周运动时: ;(1)绳子拉力的大小。 (2)转盘角速度的大小。;【解题探究】 (1)质点在水平面内做匀速圆周运动,在竖直方向上所受合力情况怎样? 提示:在竖直方向上合力为零。;(2)怎样确定质点做圆周运动的半径? 提示:质点到竖直轴OO′间的距离为质点做圆周运动的半径。 ;【解析】(1)如图所示,对质点进行受力分析,图中F为绳子的拉力,在竖直方向: Fcos37°-mg=0 解得F= =750 N。;(2)质点在水平面内做匀速圆周运动,重力和绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有 mgtan37°=mω2R R=d+lsin37° 联立解得 答案:(1)750 N　(2) rad/s ;【规律方法】分析匀速圆周运动问题的基本步骤 (1)明确研究对象,对研究对象进行受力分析,画出受力示意图。 (2)确定物体做圆周运动的轨道平面、圆心、半径。 (3)将物体所受外力通过力的正交分解,分解到沿切线方向和沿半径方向。;(4)列方程:沿半径方向满足F合1=mrω2= 沿切线方向F合2=0。 (5)解方程求出结果。;【素养训练】 1.一个圆盘在水平面内匀速转动,盘面上有一个小物体随圆盘一起运动。对小物体进行受力分析,下列说法正确的是(　　);A.只受重力和支持力 B.只受重力、支持力、摩擦力 C.只受重力、支持力、向心力 D.只受重力、支持力、摩擦力、向心力;【解析】选B。小物体做匀速圆周运动,合力指向圆心,对小物体受力分析,受重力、支持力和静摩擦力,如图所示; 重力和支持力平衡,静摩擦力提供向心力,故B正确。;2.如图所示,沿半径为R的半球型碗的光滑内表面,质量 为m的小球正在虚线所示的水平面内做匀速圆周运动, 小球离碗底的高度h= ,试求(结果可用根号表示):;(1)此时小球对碗壁的压力大小。 (2)小球做匀速圆周运动的线速度大小。 (3)小球做匀速圆周运动的周期大小。;【解析】(1)由几何