高中物理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省公开课一等奖新课获奖课件.pptx

第二章

匀速圆周运动

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目标定位

1.了解向心力概念及其表示式含义.

2.知道向心力大小与哪些原因相关，并能用来进行计算.

3.知道向心加速度和线速度、角速度关系，能够用向心加速度公式求解相关问题.

学案2匀速圆周运动向心力

和向心加速度

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知识探究

自我检测

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一、什么是向心力

知识探究

问题设计

分析图1甲、乙、丙中小球、地球和“旋转秋千”(模型)做匀速圆周运动时受力情况，协力方向怎样？协力方向与线速度方向有什么关系？协力作用效果是什么？

图1

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答案甲图中小球受绳拉力、水平地面支持力和重力作用，协力等于绳对小球拉力；

乙图中地球受太阳引力作用；

丙图中秋千受重力和拉力共同作用.三图中协力方向都沿半径指向圆心且与线速度方向垂直，协力作用效果是改变线速度方向.

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关键点提炼

1.向心力：物体做匀速圆周运动时所受协力方向一直指向

，这个指向协力就叫做向心力.

2.向心力方向：总是沿着半径指向，一直与线速度方向，方向时刻改变，所以向心力是变力.

3.向心力作用：只改变线速度，不改变线速度

.

圆心

圆心

圆心

垂直

方向

大小

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4.向心力是效果力：向心力是依据力命名，它能够是重力、弹力、摩擦力等各种性质力，也能够是它们，或某个力分力.

注意：向心力不是含有特定性质某种力，任何性质力都能够作为向心力，受力分析时不能添加向心力.

作用效果

协力

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二、向心力大小

问题设计

如图2所表示，用手拉细绳使小球在光滑水平

地面上做匀速圆周运动，在半径不变条件下，减小旋转角速度感觉手拉绳力怎样改变？在角速度不变条件下增大旋转半径，手拉绳力怎样改变？在旋转半径、角速度相同情况下，换一个质量较大铁球，拉力怎样改变？

答案变小；变大；变大.

图2

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关键点提炼

mω2r

2.物体做匀速圆周运动条件：协力大小，方向一直与速度方向且指向，提供物体做圆周运动向心力.

不变

垂直

圆心

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三、向心加速度

问题设计

做匀速圆周运动物体加速度沿什么方向？若角速度为ω、半径为r，加速度多大？依据牛顿第二定律分析.

答案由牛顿第二定律知：F合＝ma＝mω2r，故a＝ω2r，方向与速度方向垂直，指向圆心.

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1.定义：做匀速圆周运动物体，加速度方向指向，这个加速度称为向心加速度.

3.方向及作用：向心加速度方向一直与线速度方向，只改变线速度，不改变线速度.

4.匀速圆周运动性质：向心加速度方向一直指向圆心，方向时刻改变，所以匀速圆周运动是运动.

圆心

rω2

垂直

方向

大小

变加速曲线

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延伸思索

甲同学认为由公式a＝知向心加速度a与运动半径r成反比；而乙同学认为由公式a＝ω2r知向心加速度a与运动半径r成正比，他们两人谁观点正确？说一说你观点.

答案他们两人观点都不正确.当v一定时，a与r成反比；当ω一定时，a与r成正比.

(a与r关系图像如图所表示)

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典例精析

一、对向心力了解

例1关于做匀速圆周运动物体所受向心力，以下说法正确是()

A.因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力

B.因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度大小

C.它是物体所受协力

D.向心力和向心加速度方向都是不变

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解析做匀速圆周运动物体所受向心力是物体所受协力，因为一直指向圆心，且与线速度垂直，故不能改变线速度大小，只能改变线速度方向，向心力虽大小不变，但方向时刻改变，不是恒力，由此产生向心加速度也是改变，所以A、D错误，B、C正确.

答案BC

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图3

例2如图3所表示，有一个水平大圆盘绕过圆心竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处P点相对圆盘静止.

关于小强受力，以下说法正确是()

A.小强在P点不动，所以不受摩擦力作用

B.若使圆盘以较小转速转动时，

小强在P点受到摩擦力为零

C.小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他摩擦力充当向心力

D.假如小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力仍指向圆心

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解析因为小强随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，所以他会受到摩擦力作用，且充当向心力，A、B错误，C正确；

当小强随圆盘一起做变速圆周运动时，协力不再指向圆心，则其所受摩擦力不再指