教科版物理必修第二册精品课件 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.ppt

;内容索引;;自主预习新知导学;一、感受向心力

1.定义:物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心,这个指向圆心的合力就叫作向心力。

2.方向:始终沿半径指向圆心。

3.作用效果:由于向心力始终指向圆心,其方向与物体运动方向始终垂直,故向心力只改变线速度的方向,不改变其大小。;二、向心力的大小

1.实验探究

(1)在角速度ω、半径r相同的情况下,改变小球质量m,探究向心力F与m的关系。

(2)在小球质量m、半径r相同的情况下,改变ω,探究向心力F与ω的关系。

(3)在小球质量m、角速度ω相同的情况下,改变r,探究向心力F与r的关系。

2.结论:向心力F=m或F=mω2r。;三、向心加速度

1.定义:做匀速圆周运动的物体,在向心力作用下产生的指向圆心的加速度。

2.大小:(1)a=;(2)a=ω2r。

3.方向:沿半径方向指向圆心,与线速度方向垂直,且时刻在变化,因此匀速圆周运动是变加速(填“匀加速”或“变加速”)曲线运动。;【思考讨论】

1.判断下列说法的正误。

(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。()

(2)向心力和重力、弹力一样,是性质力。()

(3)向心力可以由重力或弹力等来充当,是效果力。()

(4)向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小。()

(5)由于匀速圆周运动的速度大小不变,故向心加速度不变。()

(6)由于a=ω2r,则向心加速度与半径成正比。();2.地球在不停地公转和自转,关于地球的自转,地球上各地的角速度、线速度、向心加速度是否相同?

提示：地球上各地线速度和向心加速度不同,角速度相同。;合作探究释疑解惑;;【归纳提升】;【典型例题】;解析：做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的合力,由于始终指向圆心,且与线速度垂直,故不能改变线速度的大小,只能改变线速度的方向,向心力虽大小不变,但方向时刻改变,不是恒力,由此产生的向心加速度也是变化的,所以A、D错误,B、C正确。;误区警示对物体进行受力分析时,一定不要在分析完重力、弹力、摩擦力等性质力后,又多出一个“向心力”,向心力只是上述性质力合成或分解得到的一个效果力。;【变式训练1】一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动,则关于老鹰受力的说法正确的是()

A.老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用

B.老鹰受重力和空气对它的作用力

C.老鹰受重力和向心力的作用

D.老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用

答案：B;解析：老鹰在空中做圆周运动,受重力和空气对它的作用力,两个力的合力充当它做圆周运动的向心力。向心力是根据力的作用效果命名的,不是物体实际受到的力,在分析物体的受力时,不能将其作为物体受到的力。选项B正确。;【问题引领】;提示：(1)小球受到重力、细线拉力两个力作用。小球竖直方向上合力为零,水平方向上的合力指向轨迹弯曲的方向。由于匀速圆周运动线速度大小不变,故水平合力垂直于线速度指向圆心,故总合力指向圆心。

(2)由题图知小球做圆周运动的半径r=lsinθ。向心力等于小球的合力,且大小为mgtanθ。;【归纳提升】;画龙点睛对于匀速圆周运动,向心力大小始终不变,但对非匀速圆周运动(如用一根绳拴住小球绕固定圆心在竖直平面内做的圆周运动),其向心力大小随速率v而变化,公式表述的只是瞬时值。;【典型例题】;科学思维向心力与合外力的关系

(1)向心力是按力的作用效果来命名的,它不是某种特定性质的力,可以由某个力来提供,也可以由某个力的分力或几个力的合力来提供。

(2)对于匀速圆周运动,合外力提供物体做圆周运动的向心力;对于非匀速圆周运动,其合外力不指向圆心,它既要改变线速度大小,又要改变线速度方向,向心力是合外力的一个分力。

(3)无论是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动,物体所受各力沿半径方向分量的矢量和为向心力。;【变式训练2】如图所示,小物块A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则下列关于A的受力情况的说法正确的是()

A.受重力、支持力

B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力

C.受重力、支持力、摩擦力和向心力

D.受重力、支持力和与运动方向相同的摩擦力

答案：B;解析：由于圆盘上的小物块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的作用而平衡。而小物块在水平面内做匀速圆周运动,其所需的向心力由静摩擦力提供,且静摩擦力的方向指向圆心,故B正确,A、C、D错误。;【问题引领】;提示：(1)小球受重力、支持力和绳的拉力三个力的作用;在竖直方向上重力和支持力合力为零,故合力等于绳上的拉力,方向沿着绳指向圆心。

(2)根据牛顿第二定律可知,小球的加速度方