鲁科版高中物理必修第二册精品课件 第3章 圆周运动 第2节 科学探究向心力 (2).ppt

2.如下列选项所示,细绳的一端固定,另一端系一小球,让小球在光滑水平面内做匀速圆周运动,关于小球运动到P点时的加速度方向可能正确的是(B)解析做匀速圆周运动的物体的加速度就是向心加速度,其方向指向圆心,选项B正确。重难探究?能力素养全提升探究一对向心力的理解[情境导引]如图所示,用细绳拉着小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,若小球的线速度为v,运动半径为r,请思考:是什么力使小球做圆周运动?该力的大小、方向如何?小球运动的速度v增大,细绳的拉力大小如何变化?要点提示绳的拉力;向心力等于绳的拉力,大小为,方向指向圆心;v增大,绳的拉力增大。[知识归纳]1.向心力的大小2.向心力的方向无论是否为匀速圆周运动,其向心力总是沿着半径指向圆心,方向时刻改变,故向心力是变力。3.向心力的作用效果改变线速度的方向。4.向心力来源分析(1)向心力是根据力的作用效果命名的,它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供,也可以由它们的合力提供,还可以由某个力的分力提供。(2)当物体做匀速圆周运动时,由于物体沿切线方向的加速度为零,即切线方向的合力为零,物体受到的合力一定指向圆心。(3)当物体做非匀速圆周运动时,其向心力为物体所受的合力在半径方向上的分力,而合力在切线方向的分力则用于改变线速度的大小。[应用体验]典例1如图所示,一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一小木块A,它随圆盘一起做匀速圆周运动,则关于木块A的受力,下列说法正确的是(C)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,摩擦力的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,摩擦力的方向指向圆心D.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向与木块运动方向相同解析由于圆盘上的木块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的作用而平衡。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,且静摩擦力的方向指向圆心O。规律方法向心力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,受力分析时不能添加向心力。针对训练1(多选)对于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是(AD)A.合力的大小不变,方向一定指向圆心B.合力的大小不变,方向也不变C.合力产生的效果既改变线速度的方向,又改变线速度的大小D.合力产生的效果只改变线速度的方向,不改变线速度的大小解析匀速圆周运动的合力等于向心力,由于线速度v的大小不变,故F合只能时刻与v的方向垂直,即指向圆心,选项A正确,B错误;由于合力F合的方向时刻与线速度的方向垂直而沿切线方向无分力,故该力只改变线速度的方向,不改变线速度的大小,选项C错误,D正确。针对训练2如图所示,一小球用细绳悬挂于O点,将其拉离竖直位置一定角度后释放,让小球以O点为圆心做圆周运动,则运动中小球所需的向心力是(C)A.绳的拉力B.重力和绳子拉力的合力C.重力和绳子拉力的合力沿绳方向的分力D.重力沿绳方向分力解析如图所示,对小球进行受力分析,它受重力和绳子拉力作用,向心力是指向圆心方向的合力。因此,它可以说是小球所受合力沿绳方向的分力,也可以说是各力沿绳方向的分力的合力,选项C正确,A、B、D错误。探究二匀速圆周运动的动力学问题[情境导引]如图所示,飞机在空中某水平面内做匀速圆周运动;在光滑漏斗内壁上,小球在同一水平面做匀速圆周运动。试分析:(1)飞机和小球的向心力由什么力提供?(2)若知道飞机和小球做圆周运动的半径,如何求得飞机和小球运动的速度大小?要点提示(1)飞机受到的重力和空气对飞机的作用力的合力提供向心力;小球受漏斗内壁的弹力和重力作用,二者的合力提供向心力。(2)计算飞机和小球的速度需要知道它们做圆周运动的半径、所受的合力以及它们的质量。[知识归纳]匀速圆周运动问题的解题步骤[应用体验]典例2双人花样滑冰运动中,观众有时会看到女运动员被男运动员拉着离开冰面在空中做水平方向的匀速圆周运动。若女运动员做圆锥摆运动时和竖直方向的夹角约为θ,女运动员的质量为m,转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径为r,求:(1)男运动员对女运动员的拉力大小。(2)男运动员转动的角速度。点拨以女运动员为研究对象,受到重力和男运动员对她的拉力作用,这两个力的合力提供向心力,其做圆周运动的平面在水平面内。根据牛顿第二定律求解。解析(1)设男运动员对女运动员的拉力大小为F,女运动员受力如图所示,则Fcosθ=mg规律方法求物体做匀速圆周运动的合力的方法(1)物体如果受互成角度的两个力的作用,以两分力为邻边,以合