202X學(xué)年高中物理第4章勻速圓周運(yùn)動(dòng)第2節(jié)向心力與向心加速度課件魯科版必修2

1、第第2節(jié)向心力與向心加速度節(jié)向心力與向心加速度學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉核心提煉1.知道什么是向心力和向心加速度。知道什么是向心力和向心加速度。2.理解向心力的效果、來(lái)源，并會(huì)分析向心理解向心力的效果、來(lái)源，并會(huì)分析向心力。力。3.掌握向心力、向心加速度的公式并會(huì)相關(guān)掌握向心力、向心加速度的公式并會(huì)相關(guān)的計(jì)算。的計(jì)算。2個(gè)概念個(gè)概念向心力、向心加速度向心力、向心加速度一、向心力及其方向一、向心力及其方向閱讀教材第閱讀教材第7173頁(yè)頁(yè)“向心力局部，知道向心力的概念及方向。向心力局部，知道向心力的概念及方向。1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，受到的始終指向定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，受到的始終指向_的效果力

2、。的效果力。2.方向：始終指向方向：始終指向_，總是與運(yùn)動(dòng)方向，總是與運(yùn)動(dòng)方向_。3.作用效果：向心力只改變速度作用效果：向心力只改變速度_ ，不改變速度，不改變速度_，因此向心力不做功。，因此向心力不做功。4.來(lái)源：可能是來(lái)源：可能是_、 _、 _或是它們的或是它們的_或分力。做勻速圓或分力。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力就是物體受到的周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力就是物體受到的_ ，做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心，做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力不是物體所受到的合外力。力不是物體所受到的合外力。圓心圓心圓心圓心垂直垂直方向方向大小大小彈力彈力重力重力摩擦力摩擦力合力合力合外力合外力二、向心力的大小二、向心

3、力的大小閱讀教材第閱讀教材第7273頁(yè)頁(yè)“向心力的大小局部，知道向心力的表達(dá)式，并會(huì)簡(jiǎn)單應(yīng)用。向心力的大小局部，知道向心力的表達(dá)式，并會(huì)簡(jiǎn)單應(yīng)用。1.實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究控制變量控制變量探究?jī)?nèi)容探究?jī)?nèi)容m、r相同，改變相同，改變探究向心力探究向心力F與與_的關(guān)系的關(guān)系m、相同，改變相同，改變r(jià)探究向心力探究向心力F與與_的關(guān)系的關(guān)系、r相同，改變相同，改變m探究向心力探究向心力F與與_的關(guān)系的關(guān)系角速度角速度半徑半徑r r質(zhì)量質(zhì)量mm2r思考判斷思考判斷(1)探究向心力大小與哪些因素有關(guān)應(yīng)采用控制變量法。探究向心力大小與哪些因素有關(guān)應(yīng)采用控制變量法。()(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度越大，所需向

4、心力越大。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度越大，所需向心力越大。()(3)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)半徑越大，所需向心力越大。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)半徑越大，所需向心力越大。()答案答案(1)(2)(3)三、向心加速度三、向心加速度閱讀教材第閱讀教材第70頁(yè)頁(yè)“向心加速度局部，知道向心加速度的概念，知道向心加速度方向心加速度局部，知道向心加速度的概念，知道向心加速度方向的變化特點(diǎn)。了解向心加速度與線速度、角速度及半徑的幾個(gè)關(guān)系表達(dá)式。向的變化特點(diǎn)。了解向心加速度與線速度、角速度及半徑的幾個(gè)關(guān)系表達(dá)式。1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到向心力的作用，存在一個(gè)由定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到向心力的作用，存在一

5、個(gè)由_產(chǎn)生的加速度。產(chǎn)生的加速度。2.大小：大?。篴_或或a_。3.方向：與方向：與_的方向一致，始終指向的方向一致，始終指向_。4.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是加速度大小勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是加速度大小_、方向、方向_的變的變加速運(yùn)動(dòng)。加速運(yùn)動(dòng)。向心力向心力向心力向心力圓心圓心不變不變不斷改變不斷改變思維拓展思維拓展答案答案(1)不矛盾。說(shuō)向心加速度與半徑成反比是在線速度一定的情況下；說(shuō)向不矛盾。說(shuō)向心加速度與半徑成反比是在線速度一定的情況下；說(shuō)向心加速度與半徑成正比是在角速度一定的情況下，所以二者并不矛盾。心加速度與半徑成正比是在角速度一定的情況下，所以二者并不矛盾。(2

6、)做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，加速度的方向并不指向圓心。做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，加速度的方向并不指向圓心。對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的理解與應(yīng)用對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的理解與應(yīng)用要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納1.向心力的特點(diǎn)向心力的特點(diǎn)2.向心力的作用效果：向心力的作用效果：由于向心力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故向心力不改變由于向心力的方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小，只改變線速度的方向。線速度的大小，只改變線速度的方向。3.向心力的來(lái)源向心力的來(lái)源常見(jiàn)幾個(gè)實(shí)例分析：常見(jiàn)幾個(gè)實(shí)例分析：實(shí)例實(shí)例向心力向心力示意圖示意圖用細(xì)線拴住的小球在豎直面用細(xì)線拴住的小球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)繩

7、子的拉力和小球的重力的合繩子的拉力和小球的重力的合力提供向心力，力提供向心力，F(xiàn)向向FG用細(xì)線拴住小球在光滑水平用細(xì)線拴住小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)線的拉力提供向心力，線的拉力提供向心力，F(xiàn)向向T物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止且相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供向轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供向心力，心力，F(xiàn)向向f小球在細(xì)線作用下，在水平小球在細(xì)線作用下，在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)小球的重力和細(xì)線的拉力的合小球的重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力，力提供向心力，F(xiàn)向向F合合木塊隨圓桶繞軸線做圓周運(yùn)木塊隨圓桶繞軸線做圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)圓桶側(cè)壁

8、對(duì)木塊的彈力提供向圓桶側(cè)壁對(duì)木塊的彈力提供向心力，心力，F(xiàn)向向N精典例如精典例如例例1 關(guān)于向心力的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是關(guān)于向心力的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)還受到一個(gè)向心力物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)還受到一個(gè)向心力B.向心力可以是任何性質(zhì)的力向心力可以是任何性質(zhì)的力C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是恒力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是恒力D.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受各力的合力一定指向圓心做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受各力的合力一定指向圓心解析解析力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，因?yàn)橛邢蛐牧ξ矬w才做圓周運(yùn)動(dòng)，而不是因力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，因?yàn)橛邢蛐牧ξ矬w才做圓周運(yùn)動(dòng)，而不是因?yàn)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生向心力，也

9、不能說(shuō)物體還受一個(gè)向心力，故為做圓周運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生向心力，也不能說(shuō)物體還受一個(gè)向心力，故A錯(cuò)誤；向心力是錯(cuò)誤；向心力是效果力，可以是任何一種性質(zhì)的力，故效果力，可以是任何一種性質(zhì)的力，故B正確；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方向正確；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方向永遠(yuǎn)指向圓心，其大小不變，方向時(shí)刻改變，故永遠(yuǎn)指向圓心，其大小不變，方向時(shí)刻改變，故C錯(cuò)誤；只有勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合錯(cuò)誤；只有勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力提供向心力，而非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力并非物體所受的合外力，而是合外力外力提供向心力，而非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力并非物體所受的合外力，而是合外力指向圓心的分力提供向心力，故指向圓心的分力提供向心力，故D

10、錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案答案B例例2 如圖如圖1所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有一質(zhì)量為所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有一質(zhì)量為m的物體的物體(可視為質(zhì)點(diǎn)可視為質(zhì)點(diǎn))，連接物體和轉(zhuǎn)軸的，連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長(zhǎng)為繩子長(zhǎng)為r，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸增大，求：增大，求： “一、二、三、四求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一、二、三、四求解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練1 (2021株洲高一檢測(cè)株洲高一檢測(cè))如圖如圖2所示，有一質(zhì)量為所示，有一質(zhì)量為m1的小球的小球A與質(zhì)量為與質(zhì)量為m2的物的物塊塊B通過(guò)輕繩相連，輕繩穿過(guò)光滑水平板中央的小孔通過(guò)輕繩相連

11、，輕繩穿過(guò)光滑水平板中央的小孔O。當(dāng)小球。當(dāng)小球A在水平板上繞在水平板上繞O點(diǎn)點(diǎn)做半徑為做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物塊B剛好保持靜止。求：剛好保持靜止。求：圖圖2(1)輕繩的拉力；輕繩的拉力；(2)小球小球A運(yùn)動(dòng)的線速度大小。運(yùn)動(dòng)的線速度大小。解析解析(1)物塊物塊B受力平衡，故輕繩拉力受力平衡，故輕繩拉力Tm2g向心加速度的理解向心加速度的理解要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納1.物理意義：描述線速度改變的快慢，只表示速度方向變化的快慢，不表示速度大小物理意義：描述線速度改變的快慢，只表示速度方向變化的快慢，不表示速度大小變化的快慢。變化的快慢。2.方向：不管向心加速度方向：不管向心加速度an

12、的大小是否變化，的大小是否變化，an的方向始終指向圓心，是時(shí)刻改變的，的方向始終指向圓心，是時(shí)刻改變的，所以圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度時(shí)刻發(fā)生改變，圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速曲線運(yùn)動(dòng)。所以圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度時(shí)刻發(fā)生改變，圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速曲線運(yùn)動(dòng)。3.無(wú)論是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，還是變速圓周運(yùn)動(dòng)都有向心加速度，且方向都指向圓心。無(wú)論是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，還是變速圓周運(yùn)動(dòng)都有向心加速度，且方向都指向圓心。精典例如精典例如例例3 (多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)關(guān)于向心加速度，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是關(guān)于向心加速度，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.向心加速度的方向始終與速度方向垂直向心加速度的方向始終與速度方向垂直B.向心加速度只改變線速

13、度的方向，不改變線速度的大小向心加速度只改變線速度的方向，不改變線速度的大小C.物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心D.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心解析向心加速度的方向沿半徑指向圓心，速度方向那么沿圓周的切線方向，所以解析向心加速度的方向沿半徑指向圓心，速度方向那么沿圓周的切線方向，所以向心加速度的方向始終與速度方向垂直，只改變線速度的方向，選項(xiàng)向心加速度的方向始終與速度方向垂直，只改變線速度的方向，選項(xiàng)A、B正確；物正確；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只具有向心加速度，加速度方向始終指向圓心，選項(xiàng)

14、體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只具有向心加速度，加速度方向始終指向圓心，選項(xiàng)D正確；正確；物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的向心加速度與切向加速度的合加速度的方向不指向物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體的向心加速度與切向加速度的合加速度的方向不指向圓心，選項(xiàng)圓心，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。ABD針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練2 以下關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心加速度的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是以下關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心加速度的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.向心加速度表示做圓周運(yùn)動(dòng)的物體速率改變的快慢向心加速度表示做圓周運(yùn)動(dòng)的物體速率改變的快慢B.向心加速度表示角速度變化的快慢向心加速度表示角速度變化的快慢C.向心加速度描述線速度方向變化的快慢向心加速度描述線速

15、度方向變化的快慢D.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度不變勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度不變解析勻速圓周運(yùn)動(dòng)中速率不變，向心加速度只改變速度的方向，顯然解析勻速圓周運(yùn)動(dòng)中速率不變，向心加速度只改變速度的方向，顯然A項(xiàng)錯(cuò)誤；勻項(xiàng)錯(cuò)誤；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度是不變的，所以速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度是不變的，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；勻速圓周運(yùn)動(dòng)中速度的變化只表現(xiàn)為項(xiàng)錯(cuò)誤；勻速圓周運(yùn)動(dòng)中速度的變化只表現(xiàn)為速度方向的變化，加速度作為反映速度變化快慢的物理量，向心加速度只描述速度方速度方向的變化，加速度作為反映速度變化快慢的物理量，向心加速度只描述速度方向變化的快慢，所以向變化的快慢，所以C項(xiàng)正確；向心加速度的方向是時(shí)刻變化的，所以項(xiàng)正確；向心加速度的方向是時(shí)刻變化的，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。答案答案C向心加速度公式的理解和應(yīng)用向心加速度公式的理解和應(yīng)用要點(diǎn)歸納要點(diǎn)歸納1.向心加速度的幾種表達(dá)式向心加速度的幾種表達(dá)式2.向心加速度與半徑的關(guān)系向心加速度與半徑的關(guān)系(3)假設(shè)無(wú)特定條件，那么不能說(shuō)向心加速度與假設(shè)無(wú)特定條件，那么不能說(shuō)向心加速度與r是成正比還是成反比。是成正比還是成反比。精典例如精典例如例例4 (多項(xiàng)選擇多項(xiàng)選擇)一個(gè)小球以大小為一個(gè)小球以大小為a4 m/s2的向心加速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑的向心加速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r1 m，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是