2013-2014学年高中物理同步课件：4.2 向心力与向心加速度 教学课件（鲁科版必修2）.ppt

1、名师解疑分类例析自主学习第2节向心力与向心加速度名师解疑分类例析自主学习名师解疑分类例析自主学习1理解向心力和向心加速度的概念2能通过实验探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系3能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力.名师解疑分类例析自主学习一、向心力及其方向定义：做匀速圆周运动的物体会受到一个指向_的_的作用，这个力叫做向心力向心力的方向：向心力的方向总是指向_，而线速度的方向总是沿着圆周的切线方向，故向心力的方向始终与线速度_，即与质点的运动方向_ 作用效果：改变物体的速度_，但不改变物体的速度_ 来源：向心力是根据_命名的它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力或它们的合力，也

2、可以是某个力的分力圆心等效力圆心垂直垂直方向大小力的作用效果名师解疑分类例析自主学习二、向心力的大小实验研究F向与m、r、的关系(1)实验方法：_(2)结论：物体的_越大、_越大、转动_越大，物体所需向心力就_计算公式：F_思考 做非匀速圆周运动的物体所受到的合外力指向圆心吗？提示 做非匀速圆周运动的物体所受到的合外力不指向圆心。合外力在切线方向的分力改变线速度的大小，在半径方向的分力改变线速度的方向，即向心力。控制变量法质量半径角速度越大mr2名师解疑分类例析自主学习三、向心加速度定义：做匀速圆周运动的物体具有的沿_指向_的加速度，叫向心加速度大小：a_方向：向心加速度的方向时刻_，且始终指

3、向_ 意义：向心加速度是用来描述做圆周运动的物体_改变快慢的物理量.半径方向圆心r2与速度方向垂直圆心速度方向名师解疑分类例析自主学习一、向心力向心力名师解疑分类例析自主学习对向心力的理解(1)向心力是按力的作用效果来命名的，它不是某种确定性质的力，可以由某个力来提供，也可以由某个力的分力或几个力的合力来提供对于匀速圆周运动，合外力提供物体做圆周运动的向心力对于非匀速圆周运动，其合外力不指向圆心，它既要改变速度的大小，又要改变速度的方向合外力在切线方向的分力用于改变线速度的大小，在半径方向的分力用于改变线速度的方向即向心力(2)向心力的作用效果是改变线速度的方向由于向心力始终指向圆心，其方向与

4、物体的运动方向始终垂直，故向心力不改变速度的大小名师解疑分类例析自主学习(3)对于匀速圆周运动，向心力大小始终不变，但对于非匀速圆周运动，其向心力大小随速率v而变化，公式表述的只是瞬时值(4)圆周运动的向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力温馨提示 向心力是按力的作用效果命名的，它不是某种性质的力在受力分析时，要避免再另外添加一个“向心力”名师解疑分类例析自主学习二、向心加速度向心加速度定义做圆周运动的物体，在向心力作用下，必然存在一个由向心力产生的加速度，这个加速度叫做向心加速度大小方向总是沿半径指向圆心，即方向始终与运动方向垂直，与向心力的方向一致物理意义向心加速度是描述

5、做匀速圆周运动的物体速度方向变化快慢的物理量名师解疑分类例析自主学习温馨提示(1)不论圆周运动的加速度a的大小是否变化，a的方向总是时刻改变的，所以圆周运动一定是变加速运动(2)速度方向变化越快，向心加速度越大名师解疑分类例析自主学习温馨提示 涉及三个物理量的变化关系时，必须在某一物理量不变时，才可以判断另外两个物理量之间的关系图421名师解疑分类例析自主学习三、解决匀速圆周运动相关问题的方法和步骤解决匀速圆周运动相关问题的方法就是解决动力学问题的一般方法，其解决问题的步骤也是解决动力学问题的步骤但要注意灵活运用匀速圆周运动的一些运动学规律，同时在解题的过程中要弄清匀速圆周运动的轨道平面、圆心

6、和半径等(1)明确研究对象，分析它的受力情况(2)以向心加速度的方向为正方向，求出合外力的表达式(3)分析它的运动情况，重点分析它的轨道平面、圆心、半径明确向心力来源(4)根据合外力提供向心力列出方程并求解名师解疑分类例析自主学习教材资料分析讨论与交流假设你坐在一辆车上，周围没有其他乘客，也不靠在车厢上，当车子转弯时，你的向心力是从哪里来的？点拨 车子转弯时，乘客也应有力提供向心力，重力和支持力在竖直方向上，沿圆半径指向圆心的只能是和车子之间的摩擦力，故向心力来自你和车子之间的摩擦力.名师解疑分类例析自主学习关于向心力的理解、分析与计算【典例1】现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施如图422所示“

7、魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐图422向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害设“魔盘”转速为6 r/min，一个体重为30 kg的小孩坐在距离轴心1 m处随盘一起转动(没有滑动)则这个小孩所需的向心力为多大？这个向心力是由什么力提供的？名师解疑分类例析自主学习答案11.8 N 向心力由静摩擦力提供名师解疑分类例析自主学习名师解疑分类例析自主学习【变式1】2011款东风标志207于5月18日上市质量为m的标志207汽车，在半径为20 m的圆形水平路面上行驶，所受的最大静摩擦力是车重的0.5倍为了不使轮胎在公路上打滑，汽

8、车速度不应超过多少？(取g10 m/s2)答案10 m/s名师解疑分类例析自主学习【典例2】如图423所示，一个球绕中心轴线OO以角速度做匀速圆周运动，则()Aa、b两点的线速度相同Ba、b两点的角速度相同向心加速度公式的理解和应用图423名师解疑分类例析自主学习答案BCD借题发挥 球体上各点绕同一轴转动的角速度是相同的，这是本题关键所在再有就是要比较这两点向心加速度的大小时，利用ar2显然方便，原因也是角速度相同名师解疑分类例析自主学习【变式2】如图424所示，定滑轮的半径r2 cm，绕在滑轮上的细线悬挂着一个重物，由静止开始释放，测得重物以加速度a2 m/s2做匀加速运动，在重物下落距离为

9、 1 m的瞬间，滑轮边缘上的点的角速度_rad/s，向心加速度大小a_ m/s2.图424名师解疑分类例析自主学习答案100200名师解疑分类例析自主学习皮带传动问题中向心加速度的计算图425缘上的P点的向心加速度是大小12 m/s2时，大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度大小各为多少？名师解疑分类例析自主学习答案4 m/s224 m/s2名师解疑分类例析自主学习借题发挥 利用向心加速度分析问题的方法(1)根据题目中所给的条件，灵活选取a的各种表达式，既可以减少运算又能顺利地求解问题在求解半径r的大小时，要建立转动物体的空间模型，结合几何关系求出待求量(2)对车辆辐条的转动、汽车转弯、皮带传动等生产、生活中的实例，我们可以通过探究其a、v、r等各量的变化规律，抓住关键物理量(a、v、r等)的相互约束关系求解名师解疑分类例析自主学习【变式3】如图426所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点；左侧为一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和图426d点分别位于小轮和大轮的边缘上若在传动过程中，皮带不打滑，则下列说法正确的是 ()Aa点与b点的线速度大小相等Bb点与d点的角速度大小相等Ca点与d点的向心加速度大小相等Da、b、c、d四点中，向心加速度最小的是b点名师解疑分类例析自主学习答案BCD