【優(yōu)化方案】高中物理 第2章2.2 研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律課件 滬科必修2

2．2研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練2.2課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.明確向心力的意義及作用效果，掌握向心力的計(jì)算公式．2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加以理論分析，由牛頓第二定律獲得向心力的表達(dá)式及物理意義．3．會(huì)計(jì)算速度的變化量，掌握向心加速度的公式，并理解其物理意義．重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：應(yīng)用向心力解答實(shí)際問(wèn)題．難點(diǎn)：靈活運(yùn)用各物理量間的計(jì)算公式解答有關(guān)物理問(wèn)題；從做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的實(shí)際力出發(fā)分析出向心力．課標(biāo)定位課前自主學(xué)案一、向心加速度1．定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有的沿半徑指向_________的加速度，叫做向心加速度．2．________：總指向______，即向心加速度的方向總與速度方向_________．3．大小：a＝____＝ω2R＝ωv.4．物理意義：向心加速度是描述物體線速度的_____改變快慢的物理量．圓心方向圓心垂直方向二、向心力1．定義：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，產(chǎn)生向心加速度的力叫做________．2．作用效果：不斷改變物體的線速度______、使物體做圓周運(yùn)動(dòng)．3．方向：總是沿半徑指向______，是一個(gè)變力．4．大?。篎＝ma＝_______＝mω2R.5．說(shuō)明：向心力是按力的___________命名的，它并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為某種性質(zhì)的力來(lái)命名的，而是一種指向圓心的合力，或某一力的分力．向心力方向圓心作用效果思考感悟2011年廣州亞運(yùn)會(huì)田徑賽場(chǎng)上，鏈球運(yùn)動(dòng)員在將鏈球拋擲出手之前，總要雙手拉著鏈條加速轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈(如圖2－2－1所示)，這樣可以使鏈球速度盡量增大，拋擲出手后飛行得更遠(yuǎn)．在運(yùn)動(dòng)員加速轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，能發(fā)現(xiàn)他手中與鏈球相連的鏈條與豎直方向的夾角θ將隨著鏈球速度的增大而增大．為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？圖2－2－1提示：在鏈球的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，鏈條的拉力的水平分力提供向心力，由Fsinθ＝mω2·rFcosθ＝mg，可知，mgtanθ＝mω2·r故ω增大時(shí)，θ增大．核心要點(diǎn)突破特別提醒：(1)向心加速度的的方向時(shí)刻改改變，勻速圓圓周運(yùn)動(dòng)是一一種變加速運(yùn)運(yùn)動(dòng)．(2)在非勻速圓周周運(yùn)動(dòng)中，向向心加速度的的公式仍適用用，但要注意意公式中各量量對(duì)應(yīng)同一瞬瞬時(shí)．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小小試牛刀)1．關(guān)于向心加速速度，下列說(shuō)說(shuō)法中正確的的是()A．向心加速度是是描述線速度度變化的物理理量B．向心加速度只只改變線速度度的方向，不不改變線速度度的大小C．向心加加速度度大小小恒定定，方方向時(shí)時(shí)刻改改變二、對(duì)對(duì)向心心力的的理解解及應(yīng)應(yīng)用1．向心心力是是按效效果命命名的的力(1)向心力力的作作用是是使物物體產(chǎn)產(chǎn)生向向心加加速度度，從從而使使物體體的速速度方方向時(shí)時(shí)刻發(fā)發(fā)生變變化，，而不不改變變速度度的大大?。?2)在勻速速圓周周運(yùn)動(dòng)動(dòng)中，，向心心力是是由物物體所所受的的外力力的合合力來(lái)來(lái)提供供，具具體處處理問(wèn)問(wèn)題時(shí)時(shí)可利利用平平行四四邊形形定則則求合合力，，或?qū)⑺苁芡饬αΨ纸饨?，在在指向向圓心心方向向上的的外力力的合合力為為向心心力，，其他他方向向合力力為零零，因因此有有時(shí)也也說(shuō)物物體所所受““某幾幾個(gè)力力”的的合力力，““某一一個(gè)力力”或或“某某一分分力””充當(dāng)當(dāng)向心心力，，它們們并不不矛盾盾．(3)在非勻勻速圓圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)中中，物物體所所受合合外力力的作作用效效果一一方面面提供供向心心力，，另一一方面面改變變速度度的大大小，，處理理此類類問(wèn)題題時(shí)一一般將將所受受外力力沿法法線和和切線線方向向分解解，法法線方方向的的分力力為向向心力力，切切線方方向的的分力力改變變速度度的大大小，，使之之做非非勻速速圓周周運(yùn)動(dòng)動(dòng)．某某一時(shí)時(shí)刻所所需向向心力力與該該時(shí)刻刻的瞬瞬時(shí)速速度相相對(duì)應(yīng)應(yīng)．(4)“向心力力”只只是說(shuō)說(shuō)明做做圓周周運(yùn)動(dòng)動(dòng)的物物體需需要一一個(gè)指指向圓圓心方方向的的力，，而并并非物物體又又受到到一個(gè)個(gè)“新新的性性質(zhì)””的力力．2．向心心力的的公式式：用向心心力公公式解解題的的步驟驟：(1)四確定定：確確定研研究對(duì)對(duì)象、、確定定軌道道平面面、確確定圓圓心位位置、、確定定向心心力的的方向向(確定軌軌道平平面和和圓心心位置置是難難點(diǎn))；(2)受力分分析(不要把把向心心力作作為某某一性性質(zhì)的的力進(jìn)進(jìn)行分分析)；(3)選定向向心力力方向向列方方程(求提供供的向向心力力時(shí)一一般用用合成成法或或正交交分解解法)．課堂互動(dòng)講練對(duì)向心加速度的理解類型一例1(2011年陜西西師大大附中中高一一考試試)如圖2－2－4是甲、、乙兩兩球做做勻速速圓周周運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，，向心心加速速度隨隨半徑徑變化化的圖圖像，，其中中圖線線甲為為一雙雙曲線線．由圖像像可以以知道道()A．甲球運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，線線速度度大小小保持持不變變B．甲球運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，角角速度度大小小保持持不變變C．乙球運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，線線速度度大小小保持持不變變D．乙球運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，角角速度度大小小保持持不變變圖2－2－4【答案】AD【方法總總結(jié)】在利用用圖像像解決決物理理問(wèn)題題時(shí)，，要注注意充充分挖挖掘圖圖像中中所攜攜帶的的信息息，如如：一一個(gè)量量隨另另一個(gè)個(gè)量如如何變變化；；變化化的確確切數(shù)數(shù)量關(guān)關(guān)系；；斜率率多大大，其其物理理意義義是什什么？？截距距、面面積各各有什什么意意義等等．同時(shí)還還要注注意把把物理理圖像像和具具體的的物理理情景景結(jié)合合起來(lái)來(lái)考慮慮，應(yīng)應(yīng)該選選取哪哪一個(gè)個(gè)規(guī)律律或公公式解解決問(wèn)問(wèn)題．對(duì)向心力來(lái)源問(wèn)題分析類型二例2一圓盤盤可繞繞通過(guò)過(guò)圓盤盤的中中心O且垂直直于盤盤面的的豎直直軸轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，，在圓圓盤上上放置置一小小木塊塊A，它隨隨圓盤盤一起起做減減速圓圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，如圖圖2－2－5所示，，則關(guān)關(guān)于木木塊A的受力力，下下列說(shuō)說(shuō)法中中正確確的是是()圖2－2－5A．木塊A受重力力、支支持力力和向向心力力B．木塊A受重力力、支支持力力和靜靜摩擦擦力，，摩擦擦力的的方向向與木木塊運(yùn)運(yùn)動(dòng)方方向相相反C．木塊塊A受重重力力、、支支持持力力和和靜靜摩摩擦擦力力，，摩摩擦擦力力的的方方向向不不指指向向圓圓心心D．木塊塊A受重重力力、、支支持持力力和和靜靜摩摩擦擦力力，，摩摩擦擦力力的的方方向向與與木木塊塊運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)方方向向相相同同【精講講精精析析】由于于圓圓盤盤上上的的木木塊塊A在豎豎直直方方向向上上沒沒有有加加速速度度，，所所以以，，它它在在豎豎直直方方向向上上受受重重力力和和支支持持力力作作用用而而平平衡衡；；而而木木塊塊在在水水平平面面內(nèi)內(nèi)做做減減速速圓圓周周運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，其其所所需需向向心心力力由由靜靜摩摩擦擦力力提提供供，，又又由由于于速速度度大大小小在在減減小小，，故故靜靜摩摩擦擦力力還還要要提提供供它它做做減減速速運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的阻阻力力，，因因此此靜靜摩摩擦擦力力的的方方向向不不指指向向圓圓心心．【答案案】C【方法法總總結(jié)結(jié)】(1)向心心力力是是一一種種效效果果力力，，它它可可以以是是重重力力、、彈彈力力、、摩摩擦擦力力等等各各種種性性質(zhì)質(zhì)的的力力，，不不是是物物體體受受到到的的一一個(gè)個(gè)力力，，只只能能由由其其他他力力來(lái)來(lái)充充當(dāng)當(dāng)．分析物體體受力時(shí)時(shí)不能說(shuō)說(shuō)物體還還受到向向心力的的作用．(2)只有做勻勻速圓周周運(yùn)動(dòng)的的物體受受到的合合外力才才指向圓圓心，其其合外力力就充當(dāng)當(dāng)向心力力，而做做非勻速速圓周運(yùn)運(yùn)動(dòng)的物物體所受受的合外外力不一一定指向向圓心．長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，，拴一質(zhì)質(zhì)量為m的小球，，一端固固定于O點(diǎn)．讓其其在水平平面內(nèi)做做勻速圓圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)(這種運(yùn)動(dòng)動(dòng)通常稱稱為圓錐錐擺運(yùn)動(dòng)動(dòng))，如圖2－2－6所示．當(dāng)當(dāng)擺線與與豎直方方向的夾夾角是α?xí)r，求：：(1)細(xì)線的拉拉力T；(2)小球運(yùn)動(dòng)動(dòng)的線速速度的大大??；(3)小球運(yùn)動(dòng)動(dòng)的角速速度及周周期．圓周運(yùn)動(dòng)公式的綜合應(yīng)用類型三例3圖2－2－6圖2－2－