高中物理必修優(yōu)化設(shè)計五曲線運動節(jié)省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

第6節(jié)向心力學(xué)習(xí)目標關(guān)鍵提煉1.了解向心力概念，知道它是依據(jù)力效果命名。1個概念——向心力4個慣用表示式——2.體驗向心力存在，會分析向心力起源。3.掌握向心力表示式，并能用來進行計算。4.知道變速圓周運動中向心力是協(xié)力一個分力，知道協(xié)力作用效果。第1頁一、向心力閱讀教材第23～24頁“向心力”部分，知道向心力概念，知道向心力表示式，并會簡單應(yīng)用。1.定義：做勻速圓周運動物體產(chǎn)生向心加速度原因是它受到了指向______協(xié)力，這個力叫做向心力。2.方向：一直沿著______指向______。圓心半徑圓心3.表示式(1)Fn＝________。(2)Fn＝_______。4.效果力：向心力是依據(jù)力__________來命名，凡是產(chǎn)生向心加速度力，不論屬于哪種性質(zhì)，都是向心力。mω2r作用效果第2頁思索判斷(1)勻速圓周運動是勻變速曲線運動。()(2)勻速圓周運動加速度恒定不變。()(3)做勻速圓周運動物體所受協(xié)力大小保持不變。()(4)比較物體沿圓周運動快慢看線速度，比較物體繞圓心轉(zhuǎn)動快慢看周期或角速度。()(5)隨水平圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動物體A受重力、支持力和向心力作用。()(6)汽車轉(zhuǎn)彎時速度過大就會向外發(fā)生側(cè)滑，這是汽車輪胎受沿轉(zhuǎn)彎半徑向內(nèi)靜摩擦力不足以提供汽車轉(zhuǎn)彎所需向心力緣故。()××√√×√第3頁二、變速圓周運動和普通曲線運動

閱讀教材第24頁“變速圓周運動和普通曲線運動”部分，知道變速圓周運動中協(xié)力兩個分力作用，了解對普通曲線運動處理方法。1.變速圓周運動協(xié)力：變速圓周運動協(xié)力產(chǎn)生兩個方向效果。 (1)跟圓周相切分力Ft：產(chǎn)生______加速度，此加速度改變線速度______。 (2)指向圓心分力Fn：產(chǎn)生______加速度，此加速度改變速度______。圖1切向大小向心方向第4頁(1)定義：運動軌跡既不是______也不是_______曲線運動。(2)處理方法：普通曲線運動中，能夠把曲線分割成許多很短小段，質(zhì)點在每小段運動都能夠看作圓周運動一部分。2.普通曲線運動處理方法直線圓周第5頁思維拓展

深圳歡樂谷“全球至尊彈射式過山車”堪稱中國最大過山車，軌道全長887m，垂直落差67m，乘坐過后給人一個“刺激、驚奇、爽快”感覺。圖2(1)當過山車向下運動到如圖2位置時，過山車所受協(xié)力方向還指向圓心嗎？(2)對于普通曲線運動，能否采取圓周運動分析方法處理？第6頁答案

(1)過山車在題圖位置受重力和軌道支持力，其協(xié)力方向并不指向圓心。

(2)能夠。把物體運動曲線分割成很短小段，物體在每一小段上運動都可看作是圓周運動一部分，確定出每一部分半徑r，就能夠依據(jù)向心力公式進行處理，如圖。第7頁

[關(guān)鍵點歸納]對勻速圓周運動向心力了解與應(yīng)用1.向心力特點 (1)方向：方向時刻在改變，一直指向圓心，與線速度方向垂直。2.向心力作用效果：因為向心力方向與物體運動方向一直垂直，故向心力不改變線速度大小，只改變線速度方向。第8頁3.向心力起源常見幾個實例分析：實例向心力示意圖用細線拴住小球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動至最高點時繩子拉力和小球重力協(xié)力提供向心力，F(xiàn)向＝FT＋G用細線拴住小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運動線拉力提供向心力，F(xiàn)向＝FT第9頁物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運動，且相對轉(zhuǎn)盤靜止轉(zhuǎn)盤對物體靜摩擦力提供向心力，F(xiàn)向＝Ff小球在細線作用下，在水平面內(nèi)做圓周運動小球重力和細線拉力協(xié)力提供向心力，F(xiàn)向＝F合木塊隨圓桶繞軸線做圓周運動圓桶側(cè)壁對木塊彈力提供向心力，F(xiàn)向＝FN第10頁[精典示例][例1]

關(guān)于向心力說法正確是(

)A.物體因為做圓周運動還受到一個向心力B.向心力能夠是任何性質(zhì)力C.做勻速圓周運動物體其向心力是恒力D.做圓周運動物體所受各力協(xié)力一定指向圓心第11頁解析

力是改變物體運動狀態(tài)原因，因為有向心力物體才做圓周運動，而不是因為做圓周運動才產(chǎn)生向心力，也不能說物體還受一個向心力，故A錯誤；向心力是效果力，能夠是任何一個性質(zhì)力，故B正確；物體做勻速圓周運動向心力方向永遠指向圓心，其大小不變，方向時刻改變，故C錯誤；只有勻速圓周運動中，合外力提供向心力，而非勻速圓周運動中向心力并非物體所受合外力，而是合外力指向圓心分力提供向心力，故D錯誤。答案B第12頁[例2]

如圖3所表示，水平轉(zhuǎn)盤上放有一質(zhì)量為m物體(可視為質(zhì)點)，連接物體和轉(zhuǎn)軸繩子長為r，物體與轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力是其壓力μ倍，轉(zhuǎn)盤角速度由零逐步增大，求：圖3第13頁第14頁第15頁[針對訓(xùn)練1]

(·株洲高一檢測)如圖4所表示，有一質(zhì)量為m1小球A與質(zhì)量為m2物塊B經(jīng)過輕繩相連，輕繩穿過光滑水平板中央小孔O。當小球A在水平板上繞O點做半徑為r圓周運動時，物塊B剛好保持靜止。求：(1)輕繩拉力；(2)小球A運動線速度大小。圖4第16頁第17頁[關(guān)鍵點歸納]變速圓周運動及普通曲線運動處理方法1.勻速圓周運動與變速圓周運動比較

勻速圓周運動變速圓周運動線速度特點線速度方向不停改變、大小不變線速度大小、方向都不停改變加速度特點只有向心加速度，方向指向圓心，不停改變，大小不變現(xiàn)有向心加速度，又有切向加速度。其中向心加速度指向圓心，大小、方向都不停改變第18頁受力特點協(xié)力方向一定指向圓心，充當向心力協(xié)力可分解為與圓周相切分力和指向圓心分力，指向圓心分力充當向心力周期性有不一定有性質(zhì)均是非勻變速曲線運動公式第19頁2.用圓周運動規(guī)律處理普通曲線運動思緒 (1)化整為零：依據(jù)微分思想，將曲線運動劃分為很多很短小段。 (2)建理想模型：將曲線運動某小段視為圓周運動，圓半徑等于該小段曲線曲率半徑。 (3)問題求解：應(yīng)用圓周運動規(guī)律求解普通曲線運動所給問題，此時向心力公式F＝m＝mω2r依然適用。第20頁[精典示例][例3]

普通曲線運動能夠分成很多小段，每小段都能夠看成圓周運動一部分，即把整條曲線用一系列不一樣半徑小圓弧來代替。如圖5甲所表示，曲線上A點曲率圓定義為：經(jīng)過A點和曲線上緊鄰A點兩側(cè)兩點作一圓，在極限情況下，這個圓就叫作A點曲率圓，其半徑ρ叫作A點曲率半徑?，F(xiàn)將一物體沿與水平面成α角方向以速度v0拋出，如圖乙所表示。則在其軌跡最高點P處曲率半徑是(

)圖5第21頁答案

C第22頁[針對訓(xùn)練2]

如圖6，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)速到達某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運動?，F(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R＝0.5m，離水平地面高度H＝0.8m，物塊平拋落地過程水平位移大小s＝0.4m。設(shè)物塊所受最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2。求：圖6(1)物塊做平拋運動初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺間動摩擦因數(shù)μ。第23頁答案

(1)1m/s(2)0.2第24頁1.(對向心力了解)(·泰州高一檢測)關(guān)于做勻速圓周運動物體所受向心力，以下說法正確是(

) A.物體除受其它力外還要受到一個向心力作用 B.物體所受協(xié)力提供向心力 C.向心力是一個恒力 D.向心力是依據(jù)性質(zhì)命名一個力

答案

B第25頁2.(向心力起源)如圖7所表示，一圓盤可繞過圓盤中心O且垂直于盤面豎直軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上放一小木塊A，它隨圓盤一起運動——做勻速圓周運動，則關(guān)于木塊A受力，以下說法正確是(

)圖7A.木塊A受重力、支持力和向心力B.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力方向與木塊運動方向相反C.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力方向指向圓心D.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，摩擦力方向與木塊運動方向相同第26頁解析因為圓盤上木塊A在豎直方向上沒有加速度，所以，它在豎直方向上受重力和支持力作用而平衡。而木塊在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，其所需向心力由靜摩擦力提供，且靜摩擦力方向指向圓心O。答案

C第27頁3.(向心力分析)如圖8所表示，天車下吊著兩個質(zhì)量都是m工件A和B，系A(chǔ)吊繩較短，系B吊繩較長。若天車運動到P處突然停頓，則兩吊繩所受拉力FA和FB大小關(guān)系為(

)圖8A.FA＞FB B.FA＜FBC.FA＝FB＝mg D.FA＝FB＞mg答案

A第28頁4.(圓錐擺問題)當圓錐擺擺長L一定時，圓錐擺運動周期T與擺線和豎直線之間夾角θ關(guān)系是(

)圖9A.角θ越小，周期T越長B.角θ越小，周期T越短C.周期T長短與角θ大小無關(guān)D.條件不