《勻速圓周運動的向心力和向心加速度》示范公開課教學PPT課件【高中物理必修2】

勻速圓周運動2.2勻速圓周運動的向心力和向心加速度

學習目標定位理解向心力的概念及其表達式的含義.知道向心力的大小與哪些因素有關(guān)，并能用來進行計算．知道向心加速度和線速度、角速度的關(guān)系，能夠用向心加速度公式求解有關(guān)問題.學習探究區(qū)一、什么是向心力二、向心力的大小三、向心力加速度一、什么是向心力分析圖甲、乙中小球和地球的受力情況，合力的方向與線速度方向有什么關(guān)系？合外力的作用效果是什么？問題設(shè)計答案

兩圖中合力的方向總沿半徑指向圓心且與線速度的方向垂直，合力的作用效果是改變線速度的方向．要點提煉返回

只改變線速度的

．不改變線速度的

．總是

，始終與線速度的方向

，方向時刻改變，所以向心力是變力．1．向心力的方向：2．向心力的作用：沿著半徑指向圓心垂直大小方向3．向心力是效果力：向心力是根據(jù)力的

命名的，不是性質(zhì)力，它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，或某個力的分力．作用效果

注意：在分析物體受力時，不能說物體還受一個向心力的作用，向心力可以是某一種性質(zhì)力，也可以是幾個性質(zhì)力的合力或某一性質(zhì)力的分力．二、向心力的大小如圖所示，用手拉細繩使小球在光滑水平地面上做勻速圓周運動，在半徑不變的的條件下，減小旋轉(zhuǎn)的角速度感覺手拉繩的力怎樣變化？問題設(shè)計GNTT答案

拉力變小二、向心力的大小如圖所示，用手拉細繩使小球在光滑水平地面上做勻速圓周運動，在角速度不變的條件下增大旋轉(zhuǎn)半徑，手拉繩的力怎樣變化？問題設(shè)計GNTT答案

拉力變大二、向心力的大小如圖所示，用手拉細繩使小球在光滑水平地面上做勻速圓周運動，在旋轉(zhuǎn)半徑、角速度相同的情況下，換用不同質(zhì)量的球，手拉繩的力有什么不同？問題設(shè)計GNTT答案

質(zhì)量變大，拉力變大要點提煉返回

1．勻速圓周運動的向心力公式：mω2r2．

物體做勻速圓周運動的條件：F＝

＝

＝m合力大小

，方向始終與

方向垂直且指向圓心，不變速度提供物體做圓周運動的向心力.m三、向心加速度1．做勻速圓周運動的物體，加速度的方向指向

，這個加速度稱為

向心加速度．3．向心加速度的作用：向心加速度的方向始終與線速度的方向

，只改變線速度的

，不改變線速度的

．垂直圓心2

．向心加速度的大小的表達式：方向大小4

．勻速圓周運動的性質(zhì)：向心加速度的方向始終指向圓心，方向時

刻改變，是一個變加速度，所以勻速圓周運動不是

運動，

而是

運動．勻變速變加速延伸思考甲同學認為由公式

知向心加速度a與運動半徑r成反比；而乙同學認為由公式a＝ω2r知向心加速度a與運動半徑r成正比，他們兩人誰的觀點正確？說一說你的觀點．答案

都不正確．當v一定時，a與r成反比；當ω一定時，a與r成正比．(a與r的關(guān)系圖象如圖所示).“控制變量法”返回一、對向心力的理解典例精析返回例1

關(guān)于做勻速圓周運動的物體所受的向心力，下列說法正確的是(

)A．因向心力總是沿半徑指向圓

心，且大小不變，故向心力

是一個恒力B．因向心力指向圓心，且與線

速度方向垂直，所以它不能

改變線速度的大小C．它是物體所受的合力D．向心力和向心加速度的方向

都是不變的時刻變化BC改變速度大小改變速度方向解析一、對向心力的理解典例精析返回例2如圖所示，有一個水平大圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，小強站在距圓心為r處的P點相對圓盤靜止．關(guān)于小強的受力，下列說法正確的是(

)A．小強在P點不動，因此不受摩擦力作

用B．若使圓盤以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，小強

在P點受到的摩擦力為零C．小強隨圓盤做勻速圓周運動，圓盤對

他的摩擦力充當向心力D．如果小強隨圓盤一起做變速圓周運動，

那么其所受摩擦力仍指向圓心C人做圓周運動受力分析需要外力改變運動方向改變速度大小改變速度方向解析Nf例3如圖所示，一個大輪通過皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動，皮帶和兩輪之間無滑動，大輪的半徑是小輪的2倍，大輪上的一點S到轉(zhuǎn)動軸的距離是大輪半徑的.當大輪邊緣上P點的向心加速度是12m/s2

時，大輪上的S點和小輪邊緣上的Q點的向心加速度分別是多少？典例精析已知aP，求解二、對向心加速度的理解及計算同軸傳動解析同一輪上S點、P點?相同：例3如圖所示，一個大輪通過皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動，皮帶和兩輪之間無滑動，大輪的半徑是小輪的2倍，大輪上的一點S到轉(zhuǎn)動軸的距離是大輪半徑的.當大輪邊緣上P點的向心加速度是12m/s2

時，大輪上的S點和小輪邊緣上的Q點的向心加速度分別是多少？典例精析已知aP，求解二、向心加速度的理解及計算解析同軸傳動皮帶邊緣的

Q點和P點線速度相同：皮帶傳動返回典例精析三、圓周運動的動力學問題返回例4例4如圖所示，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸OO′旋轉(zhuǎn)，小物塊a靠在圓筒的內(nèi)壁上，它與圓筒內(nèi)壁間的動摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．現(xiàn)要使a不下落，則圓筒轉(zhuǎn)動的角速度ω至少為(

)A.B.C.D.對物塊a解析f＝mg

①F向＝N＝mω2r

②f≤μN

③聯(lián)立①②③，解得DfN課堂要點小結(jié)勻速圓周運動的向心力和向心加速度受力特點：向心加速度：返回方向－→大?。Ч赶驁A心改變速度方向產(chǎn)生原因：方向：大小：力的作用始終指向圓心當v一定時，a∝當ω一定時，a∝（勻速圓周運動）自我檢測區(qū)12341234由某種或某幾種性質(zhì)力提供1．

(對向心力的理解)下列關(guān)于向心力的說法中正確的是(

)A．物體受到向心力的作用才可能做圓周運動B．向心力是指向圓心方向的合力，是根據(jù)力的作用效果來命名的，但受力分析時應(yīng)該畫出C．向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力，也可以是其中某一種力或某幾種力的合力D．向心力只改變物體運動的方向，不改變物體運動的快慢CD向心力不單獨分析只改變v的方向，不改變v的大小解析12342．

(向心力來源分析)在馬戲團表演的場地里，表演者騎在大象背上，大象繞著場地走動，若大象是沿著半徑為R的圓周勻速走動，則關(guān)于大象和表演者的受力情況，下面說法正確的是(

)A．表演者騎在大象背上不動，他受到的

力是平衡力B．表演者的向心力是地面摩擦力通過大

象作用于他的C．大象和表演者所受向心力大小與兩者

的質(zhì)量成正比D．大象與表演者一起做勻速圓周運動的

向心力是地面摩擦力提供的圓周運動合力提供向心力并不受地面作用力v、R恒定整體法：解析Nf12343.(對向心加速度的理解及計算)如圖所示為A、B兩物體做勻速圓周運動的向心加速度隨半徑變化的圖像，其中A為雙曲線的一個分支,由圖可知(

)A．A物體運動的線速度大小不變B．A物體運動的角速度大小不變C．B物體運動的角速度大小不變D．B物體運動的角速度與半徑成正比a與r成反比Av不變a