高一物理《第二章第2节匀速圆周运动的向心力和向心加速度》课件资料
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高中教育物理必修第二册《2.2.1 匀速圆周运动的向心力和向心加速度、》教学课件
,不改变速度的
大小
________.
4.向心力是由某个力或者几个力的合力提供的,是根据力的
作用效果
____________命名的.
[导学1]
向心力是根据力的作用效果命名的,它是由其他力或其他力的合力
提供的,分析物体受力时不能说物体受到向心力作用.
二、向心力的大小
1.实验探究
控制变量
探究内容
角速度ω
小和方向分别为(
)
A.大小为mω2r2,方向与速度方向相反
B.大小为mωr,方向与速度方向相反
C.大小为mωr2,方向沿半径向外
D.大小为mω2r,方向沿半径向里
答案:D
解析:由题可知物体做匀速圆周运动的向心力由摩擦力提供,方
向沿半径向里,指向转盘的圆心.根据向心力的公式得摩擦力大小f
=F向=mω2r.综上所述,D正确.
速度ω恒定还是线速度v恒定.
典例示范
例2 如图所示,O1 为皮带传动的主动轮的轴心,主动轮半径为r1 ,
O2为从动轮的轴心,从动轮半径为r2 ,r3为固定在从动轮上的小轮半
径.已知r2=2r1,r3=1.5r1.A、B、C分别是三个轮边缘上的点,则点
A、B、C的向心加速度之比是(假设皮带不打滑)(
)
A.1∶2∶3 B.2∶4∶3
C.8∶4∶3 D.3∶6∶2
答案:C
素养训练3
转笔深受广大中学生的喜爱,如图所示,假设某转笔高手能让笔绕
其上的某一点O做匀速圆周运动,下列有关转笔中涉及到的物理知识
的叙述,正确的是(
)
A.笔杆上各点线速度大小相同
B.笔杆上各点周期相同
C.笔杆上的点离O点越远,角速度越小
(2)“变化”量:匀速圆周运动的线速度、加速度这两个矢量的方向
大小
________.
4.向心力是由某个力或者几个力的合力提供的,是根据力的
作用效果
____________命名的.
[导学1]
向心力是根据力的作用效果命名的,它是由其他力或其他力的合力
提供的,分析物体受力时不能说物体受到向心力作用.
二、向心力的大小
1.实验探究
控制变量
探究内容
角速度ω
小和方向分别为(
)
A.大小为mω2r2,方向与速度方向相反
B.大小为mωr,方向与速度方向相反
C.大小为mωr2,方向沿半径向外
D.大小为mω2r,方向沿半径向里
答案:D
解析:由题可知物体做匀速圆周运动的向心力由摩擦力提供,方
向沿半径向里,指向转盘的圆心.根据向心力的公式得摩擦力大小f
=F向=mω2r.综上所述,D正确.
速度ω恒定还是线速度v恒定.
典例示范
例2 如图所示,O1 为皮带传动的主动轮的轴心,主动轮半径为r1 ,
O2为从动轮的轴心,从动轮半径为r2 ,r3为固定在从动轮上的小轮半
径.已知r2=2r1,r3=1.5r1.A、B、C分别是三个轮边缘上的点,则点
A、B、C的向心加速度之比是(假设皮带不打滑)(
)
A.1∶2∶3 B.2∶4∶3
C.8∶4∶3 D.3∶6∶2
答案:C
素养训练3
转笔深受广大中学生的喜爱,如图所示,假设某转笔高手能让笔绕
其上的某一点O做匀速圆周运动,下列有关转笔中涉及到的物理知识
的叙述,正确的是(
)
A.笔杆上各点线速度大小相同
B.笔杆上各点周期相同
C.笔杆上的点离O点越远,角速度越小
(2)“变化”量:匀速圆周运动的线速度、加速度这两个矢量的方向
高中物理匀速圆周运动向心力向心加速度人教版必修二.分享资料.ppt
F m v2 r
10
11
介绍: 向心力演示仪
小
FN
球
静
止
G
12
介绍: 向心力演示仪
手 推 档 板
13
介绍: 向心力演示仪
匀
速
FN
圆
F
F´
周
运
θ
F
小球受到哪些 想一想 力的作用?
向心力由什么 力提供?
r F合 O G
向心力由拉力F和 重力G的合力提 供。
15
物体相对转盘静止,随盘做匀速圆周运动 ω FN
22
(1)体验向心的大小 a:拉住绳的一端,让大橡皮塞尽量做匀速 圆周运动,保持转动的半径不变,改变转动 的快慢,体会绳的拉力与转动快慢的关系; b:改变转动的半径,保持转动的快慢不变, 体会绳的拉力与转动半径的关系; c:用同样的半径和同样的转动快慢让小橡皮 塞与大橡皮塞做匀速圆周运动,体会绳的拉 力与质量的关系
一.向心力
1.定义:做匀速圆周运动的物体所受到 的指向圆心的合外力,叫向心力。
2.特点:方向始终与V垂直,指向圆心。
方向时刻发生变化,是变力
注意:
1、向心力通常由重力、弹力、摩
擦力中的某一个力,或者是某个力 V
的分力,或几个力的合力所提供。 2、向心力是根据力的作用效
F OO F
果来命名的,受力分析时不要
g
L cos
19
例题2:上海在北纬31°,求上海所在处物体 绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大?(设 地球半径R=6400km,COS31°=0.86)
分析:首先应明确物体做匀速圆周运动;再 确定圆周轨迹、圆心及半径。
解:物体随地球自转的角速度 ω =2 π/T 圆周半径r=R • cos31°
10
11
介绍: 向心力演示仪
小
FN
球
静
止
G
12
介绍: 向心力演示仪
手 推 档 板
13
介绍: 向心力演示仪
匀
速
FN
圆
F
F´
周
运
θ
F
小球受到哪些 想一想 力的作用?
向心力由什么 力提供?
r F合 O G
向心力由拉力F和 重力G的合力提 供。
15
物体相对转盘静止,随盘做匀速圆周运动 ω FN
22
(1)体验向心的大小 a:拉住绳的一端,让大橡皮塞尽量做匀速 圆周运动,保持转动的半径不变,改变转动 的快慢,体会绳的拉力与转动快慢的关系; b:改变转动的半径,保持转动的快慢不变, 体会绳的拉力与转动半径的关系; c:用同样的半径和同样的转动快慢让小橡皮 塞与大橡皮塞做匀速圆周运动,体会绳的拉 力与质量的关系
一.向心力
1.定义:做匀速圆周运动的物体所受到 的指向圆心的合外力,叫向心力。
2.特点:方向始终与V垂直,指向圆心。
方向时刻发生变化,是变力
注意:
1、向心力通常由重力、弹力、摩
擦力中的某一个力,或者是某个力 V
的分力,或几个力的合力所提供。 2、向心力是根据力的作用效
F OO F
果来命名的,受力分析时不要
g
L cos
19
例题2:上海在北纬31°,求上海所在处物体 绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大?(设 地球半径R=6400km,COS31°=0.86)
分析:首先应明确物体做匀速圆周运动;再 确定圆周轨迹、圆心及半径。
解:物体随地球自转的角速度 ω =2 π/T 圆周半径r=R • cos31°
教科版物理必修第二册精品课件 第二章匀速圆周运动 2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
大小不变,故水平合力垂直于线速度指向圆心,故总合力指向圆心。
(2)由题图知小球做圆周运动的半径r=lsin θ。向心力等于小球的合力,且
大小为mgtan θ。
【归纳提升】
1.向心力大小的计算
2
2
4π
F=m =mrω2=mωv=m 2 r, 在匀速圆周运动中,向心力大小不变;在非匀
速圆周运动中,其大小随速率v的变化而变化。
2.地球在不停地公转和自转,关于地球的自转,地球上各地的角速度、线
速度、向心加速度是否相同?
提示:地球上各地线速度和向心加速度不同,角速度相同。
合作探究 释疑解惑
知识点一
感受向心力
【问题引领】
细绳一端系一小球,用手拉住绳子的另一端,让小球在桌面上快速转动起
来,思考下面的问题:小球做圆周运动时,你牵绳的手有什么感觉?如果突然
B.m、ω不变,l越小线越易被拉断
C.m、l不变,ω越大线越易被拉断
D.m不变,l减半且角速度加倍时,线的拉力不变
答案:AC
解析:由向心力表达式F线=F向=mlω2可知,F线上拉力越大,线越易断,故选
项A、C正确,B错误;若m不变,当l减半而角速度ω加倍时,线的拉力加倍,故
D错误。
)
3.(对匀速圆周运动向心力的认识)有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”,杂
致,也是沿着绳指向圆心;做匀速圆周运动的物体的加速度方向时刻指向圆
心,方向时刻在改变。
(3)小球的线速度方向为沿圆周上该点的切线方向,小球的加速度沿半径
指向圆心,故小球的加速度方向与线速度方向时刻垂直;这说明了小球的加
速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小。
【归纳提升】
1.向心加速度的物理意义:向心加速度是描述速度方向改变快慢的物理
(2)由题图知小球做圆周运动的半径r=lsin θ。向心力等于小球的合力,且
大小为mgtan θ。
【归纳提升】
1.向心力大小的计算
2
2
4π
F=m =mrω2=mωv=m 2 r, 在匀速圆周运动中,向心力大小不变;在非匀
速圆周运动中,其大小随速率v的变化而变化。
2.地球在不停地公转和自转,关于地球的自转,地球上各地的角速度、线
速度、向心加速度是否相同?
提示:地球上各地线速度和向心加速度不同,角速度相同。
合作探究 释疑解惑
知识点一
感受向心力
【问题引领】
细绳一端系一小球,用手拉住绳子的另一端,让小球在桌面上快速转动起
来,思考下面的问题:小球做圆周运动时,你牵绳的手有什么感觉?如果突然
B.m、ω不变,l越小线越易被拉断
C.m、l不变,ω越大线越易被拉断
D.m不变,l减半且角速度加倍时,线的拉力不变
答案:AC
解析:由向心力表达式F线=F向=mlω2可知,F线上拉力越大,线越易断,故选
项A、C正确,B错误;若m不变,当l减半而角速度ω加倍时,线的拉力加倍,故
D错误。
)
3.(对匀速圆周运动向心力的认识)有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”,杂
致,也是沿着绳指向圆心;做匀速圆周运动的物体的加速度方向时刻指向圆
心,方向时刻在改变。
(3)小球的线速度方向为沿圆周上该点的切线方向,小球的加速度沿半径
指向圆心,故小球的加速度方向与线速度方向时刻垂直;这说明了小球的加
速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小。
【归纳提升】
1.向心加速度的物理意义:向心加速度是描述速度方向改变快慢的物理
高中物理教科版必修2课件:第2章2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度1
向时刻改变,故向心力是变力.
-5-
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
探究一
目标导航
定位方向
知识梳理
构建体系
重难聚焦
重难聚焦
释疑解惑
释疑解惑
典例透析
思维突破
探究二
4.向心力的来源
实例
向心力
用细绳拴住的小球在
竖直面内转动至最高
点时
绳的拉力与球的重力的
合力提供向心力,F=F 合
用细绳拴住小球在光
滑水平面内做匀速圆
定,让小球在水平面上做匀速圆周运动,细绳与竖直方向的夹角为θ,
试分析小球做圆周运动向心力的来源并求出其大小.
点拨:无论物体做匀速圆周运动还是变速圆周运动,向心力一定
是指向圆心方向的合外力.
-12-
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
目标导航
定位方向
知识梳理
构建体系
重难聚焦
释疑解惑
典例透析
典例透析
思维突破
物体做圆周运动,由
向心力产生的加速
度
A=
=
v2
= 2
r
2 2
T
=
与向心力方向相同,
方向时刻指向圆心
向心加速度描述
线速度方向变化的
快慢
-3-
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
目标导航
定位方向
知识梳理
知识梳理
构建体系
构建体系
项目 向心力
(1)当物体做匀速圆周运动时,合外力充当
向心力;当物体做变速圆周运动时,物体所受
探究一
目标导航
定位方向
知识梳理
构建体系
重难聚焦
重难聚焦
-5-
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
探究一
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构建体系
重难聚焦
重难聚焦
释疑解惑
释疑解惑
典例透析
思维突破
探究二
4.向心力的来源
实例
向心力
用细绳拴住的小球在
竖直面内转动至最高
点时
绳的拉力与球的重力的
合力提供向心力,F=F 合
用细绳拴住小球在光
滑水平面内做匀速圆
定,让小球在水平面上做匀速圆周运动,细绳与竖直方向的夹角为θ,
试分析小球做圆周运动向心力的来源并求出其大小.
点拨:无论物体做匀速圆周运动还是变速圆周运动,向心力一定
是指向圆心方向的合外力.
-12-
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
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重难聚焦
释疑解惑
典例透析
典例透析
思维突破
物体做圆周运动,由
向心力产生的加速
度
A=
=
v2
= 2
r
2 2
T
=
与向心力方向相同,
方向时刻指向圆心
向心加速度描述
线速度方向变化的
快慢
-3-
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
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项目 向心力
(1)当物体做匀速圆周运动时,合外力充当
向心力;当物体做变速圆周运动时,物体所受
探究一
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重难聚焦
重难聚焦
向心力 向心加速度课件 高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
9、如图所示,长为 l 的悬线一端固定在 O 点,另一端系一小球。 在 O 点正下方 C 点钉一钉子,O、 C 间距离为 l/2 。把悬线另一端 的小球拉到跟悬点同一水平面上无 初速度释放,小球运动到悬点正 下方时悬线碰到钉子,则小球的( ) A.线速度突然增大为原来的 2 倍 B.角速度突然增大为原来的 2 倍 C.向心加速度突然增大为原来的 2 倍 D.悬线拉力突然增大为原来的 2 倍
【典例】有一种游乐项目,游客进入一个大型圆筒状容器后,紧靠竖直 筒壁站立。当圆筒开始转动后,转速逐渐增大,游客会感到自己被紧紧 地压在筒壁上;当转速增大到一定数值时,底板突然下落了几厘米,游 客们惊奇地发现自己竟然没有跟着底板一起下落正确的是 ( ) A.匀速圆周运动是匀速运动 B. 匀速圆周运动是匀变速运动 C. 匀速圆周运动是匀速率圆周运动 D. 在任意相等的时间内通过的路程相等
第二节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度
一、匀速圆周运动的加速度 ——向心加速度
vA
B Δv
A
vB
r O
一、匀速圆周运动的向心加速度
【说明】 (1)匀速圆周运动的加速度方向指向圆心又称为向心加速度。 (2)向心加速度的方向是不断变化的。 (3)匀速圆周运动是非匀变速曲线运动。
二、匀速圆周运动的向心力
如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱
形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。为达到 上述目的,下列说法正确的是( ) A.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大 B.旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小 C.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大 D.宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小
H.公式 a=vr2只适用于匀速圆周运动
高一物理《第二章 第2节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度》课件
答案:B
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[例1]
一圆盘可绕通过圆盘中心O
且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上
放置一小木块A,它随圆盘一起做匀速
圆周运动,如图2-2-2所示,则关于
图2-2-2
木块A的受力,下列说法正确的是
(
)
返回
A.木块A受重力、支持力和向心力
B.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方 向与木块运动方向相反 C.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方 向指向圆心 D.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方 向与木块运动方向相同
定时,与角速度的平方成 正 比;在半径和角速度一定时,
与质量成 正 比。
(2)向心力的公式:
v2 m mω2r 或F= r 。 F=
返回
[重点诠释]
1.向心力公式 v2 由向心力公式 F=ma=m =mω2r 可知,做匀速圆周运 r 动物体的向心力与物体的质量、线速度或角速度、半径有关 系。当线速度一定时,向心力与半径成反比;当角速度一定 时,向心力与半径成正比。
返回
解析:因为两轮的转动是通过皮带传动的,又皮带在传动 过程中不打滑,故两轮边缘各点的线速度大小一定相等, v2 在大轮边缘上任取一点 Q,因为 R>r,所以由 a= r 可知: aQ<aM。再比较 Q、N 两点的向心加速度大小,因为 Q、N 是在同一轮上的两点,所以角速度 ω 相等,又因为 RQ>RN, 则由 a=ω2r 可知,aQ>aN。综上可见,aM>aN。
答案:A
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[例3]
如图2-2-6所示,一个内壁光滑的圆锥形筒
的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相等
的小球A和B紧贴着筒的内壁分别在图中所示的水平面内做 匀速圆周运动,则以下说法中正确的是 A.A球的线速度必定大于B球的线速度 B.A球的角速度必定小于B球的角速度 ( )
教科必修2《第二章匀速圆周运动2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度》453PPT课件一等奖
普通高中课程标准实验教科书必修2
第二章 匀速圆周运动
第2节 匀速圆周运动的向心力 和向心加速度
一、向心力:概念、方向、来源
探究一:观察分析探究—向心力的概念、方向和来源
实验:光滑水平面上抡动小球
视频:世界上最高的旋转秋千
一、向心力:概念、方向、来源
探究一:观察分析探究—向心力的概念、方向和来源
探究1记录表:
F合 F合
F合
v
一、向心力:大小
探究二:体验探究——向心力大小与那些因素有关
不同m、不同r、不同ω下抡动小球做圆周运动, 体验其向心力大小的不同
探究2记录表:
ω和r一样情况下 ω和m一样情况下 m和r一样情况
体验 ,先后抡动塑料 ,先后不同r下抡 下,先后不同
实验 球和钢球做匀速 动钢球做匀速圆周 ω抡动钢球做
条件
质量关系
实验现象
1 在ω、r一样 m1:m2=( ) F1:F2=( ) 2 在ω、r一样 m1:m2=( ) F1:F2=( ) F m 3 在ω、r一样 m1:m2=( ) F1:F2=( )
B组:在ω、m一样,探究F与r关系
次数 条件
半径关系
实验现象
1 在ω、m一样 r1:r2=( ) F1:F2=( ) 2 在ω、m一样 r1:r2=( ) F1:F2=( ) 3 在ω、m一样 r1:r2=( ) F1:F2=( )
一、向心力小
在、r一样,F m 在、m一样,F r 在m、r一样,F 2
二、向心加速度
探究五:理论探究向心加速度概念、大小和方向
概念: 做匀速圆周运动的物体,在向心力的作用 下,产生的加速度。
大小:
a向心
2r
v2 r
第二章 匀速圆周运动
第2节 匀速圆周运动的向心力 和向心加速度
一、向心力:概念、方向、来源
探究一:观察分析探究—向心力的概念、方向和来源
实验:光滑水平面上抡动小球
视频:世界上最高的旋转秋千
一、向心力:概念、方向、来源
探究一:观察分析探究—向心力的概念、方向和来源
探究1记录表:
F合 F合
F合
v
一、向心力:大小
探究二:体验探究——向心力大小与那些因素有关
不同m、不同r、不同ω下抡动小球做圆周运动, 体验其向心力大小的不同
探究2记录表:
ω和r一样情况下 ω和m一样情况下 m和r一样情况
体验 ,先后抡动塑料 ,先后不同r下抡 下,先后不同
实验 球和钢球做匀速 动钢球做匀速圆周 ω抡动钢球做
条件
质量关系
实验现象
1 在ω、r一样 m1:m2=( ) F1:F2=( ) 2 在ω、r一样 m1:m2=( ) F1:F2=( ) F m 3 在ω、r一样 m1:m2=( ) F1:F2=( )
B组:在ω、m一样,探究F与r关系
次数 条件
半径关系
实验现象
1 在ω、m一样 r1:r2=( ) F1:F2=( ) 2 在ω、m一样 r1:r2=( ) F1:F2=( ) 3 在ω、m一样 r1:r2=( ) F1:F2=( )
一、向心力小
在、r一样,F m 在、m一样,F r 在m、r一样,F 2
二、向心加速度
探究五:理论探究向心加速度概念、大小和方向
概念: 做匀速圆周运动的物体,在向心力的作用 下,产生的加速度。
大小:
a向心
2r
v2 r
教科必修2《第二章匀速圆周运动2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度》421PPT课件一等奖
桌面光滑
在该水平面上做 匀速圆周运动
A
θ
B ω
1、对做匀速圆周运动的小球进行受力分析; 2、找到小球的合力; 3、观察合力的方向有何特征?
学生活动二:分析做匀速圆周的物体的 受力特点?
桌面光滑
FN
A
F
G
在该水平面上做 匀速圆周运动
θ
T
B ω
G
A的合力等于绳 子对它的拉力, 指向圆心
B的合力等于绳对它 的拉力和它受到重 力的合力,指向圆 心
第二章 匀速圆周运动
学生活动一:
线速度的定义式:
v
=
Δl Δt
角速度的定义式: ω=
Δθ
Δt
v
=
2πr
T
ω=
2π
T
线速度与角速度的关系:
v = rω
物体做曲线运动的条件:
受到与速度方向不在同一直线上的 合外力的作用时,物体做曲线运动.
匀速圆周运动是曲线运动,必 然也受这样的合外力的作用.
学生活动二:分析做匀速圆周的物体的 受力特点?
体质量、半径、角速度的具体关系?
控 制 变量 法
方法:控制变量法 ①保持r、m一定
结论:ω越大,F向越大 ②保持m、ω一定
结论:r越大,F向越大 ③保持r、ω一定
结论:m越大,F向越大
精确的研究表明:F向 mr 2
学生活动五:根据 F向 mr 2 以及角速度 与线速度、周期、转速的关系推导更多 向心力大小的表达式。
第2节 向心力与向心加速度 一、向心力
1、概念:指向圆心的合外力.
Va Fa
Fb Vb
2、方向:总是指向圆心,与速度 垂直, 时刻变化。
3、效果: 只改变速度的方向,不改变速度大小
高中物理第2章圆周运动2匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件教科版
[后思考] 如图 2-2-4 所示,地球在不停地公转和自转,关于地球的自转,思考以下问题:
图 2-2-4 地球上各地的角速度、线速度、向心加速度是否相同? 【提示】 地球上各地线速度和向心加速度不同.角速度相同.
[合作探讨] 如图 2-2-5 所示,自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样,A、 B、C 是它们边缘上的三个点,请思考:
内做圆周运动
供向心力,F 向=F 合
示意图
1.(多选)对于做匀速圆周运动的物体,下列判断正确的是( ) A.合力的大小不变,方向一定指向圆心 B.合力的大小不变,方向也不变 C.合力产生的效果既改变速度的方向,又改变速度的大小 D.合力产生的效果只改变速度的方向,不改变速度的大小
【解析】 匀速圆周运动的合力等于向心力,由于线速度 v 的大小不变,故 F 合只能时刻与 v 的方向垂直,即指向圆心,故 A 对、B 错;由合力 F 合的方向时刻 与速度的方向垂直而沿切线方向无分力,故该力只改变速度的方向,不改变速度 的大小,C 错、D 对.
【答案】 AD
2.(多选)用细绳拴着小球做圆锥摆运动,如图 2-2-3 所示,下列说法正确的是 ()
图 2-2-3
A.小球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用 B.小球做圆周运动的向心力是重力和绳子的拉力的合力 C.向心力的大小可以表示为 F=mrω2,也可以表示为 F=mgtan θ D.以上说法都正确 【解析】 小球受两个力的作用:重力和绳子的拉力,两个力的合力提供向 心力,因此有 F=mgtan θ=mrω2.所以正确答案为 B、C. 【答案】 BC
[后思考] 如图 2-2-1 所示,滑冰运动员转弯时为什么要向转弯处的内侧倾斜身体?
图 2-2-1 【提示】 倾斜身体是为了获得冰面对运动员向内侧的静摩擦力,从而获得 做圆周运动所需要的向心力.
高中物理教科版必修2第二章圆周运动匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件2
第二章 匀速圆周运动
2.2 匀速圆周运动的向心力 和向心加速度
复习提问
1、匀速圆周运动是匀速运动吗?
2、为了描述匀速圆周运动的快慢,我们 引入了哪些物理量来描述呢?
这些做圆周运动的物体受到的合外力以及加速度 有什么样的特点呢?
小活动:使小钢球在桌面上做匀速圆周运动,细 绳转动平面与木板平面相平行。体验在不同条件 下,绳对小钢球的拉力方向和大小的变化情况。
变速轮塔
长槽
短槽
传动皮带 转动手柄
向心力演示器
变速轮塔
(1)探究方法 —— 控制变量法 实验探究:向心力的大小F与质量m、半径r和
角速度ω和之间的关系。
探究向心力的大小F与质量m的关系:
保持ω、r相同。已知长短槽上小球的质量之比为2:1。
得出结论: F ∝m 探究向心力的大小F与半径r的关系:
保持m、ω相同。已知长短槽上小球圆周运动的半径
2、方向:与速度垂直,始终指向圆心(方向不断变化)。
3、大小: F m 2r 或 F m v2
r
二、向心加速度
1、定义: 做匀速圆周运动的物体,由向心力产生的加速度。
2、方向: 始终指向圆心
3、大小: a 2r或a v2
r
4、物理意义:描述做圆周运动的物体线速度方向改变的快慢。
V
F OO F
F
V
V
F
F拉 F合
G
一、向心力
1、定义:物体做匀速圆周运动时所受合力方向始 终指向圆心,这个指向圆心的合力就叫做向心力。
2、方向:与速度方向垂直,始终指向圆心(方向 不断变化)。
理解注意:
作用效果:只改变速度方向,不改变速度大小, 维持物体做匀速圆周运动。
2.2 匀速圆周运动的向心力 和向心加速度
复习提问
1、匀速圆周运动是匀速运动吗?
2、为了描述匀速圆周运动的快慢,我们 引入了哪些物理量来描述呢?
这些做圆周运动的物体受到的合外力以及加速度 有什么样的特点呢?
小活动:使小钢球在桌面上做匀速圆周运动,细 绳转动平面与木板平面相平行。体验在不同条件 下,绳对小钢球的拉力方向和大小的变化情况。
变速轮塔
长槽
短槽
传动皮带 转动手柄
向心力演示器
变速轮塔
(1)探究方法 —— 控制变量法 实验探究:向心力的大小F与质量m、半径r和
角速度ω和之间的关系。
探究向心力的大小F与质量m的关系:
保持ω、r相同。已知长短槽上小球的质量之比为2:1。
得出结论: F ∝m 探究向心力的大小F与半径r的关系:
保持m、ω相同。已知长短槽上小球圆周运动的半径
2、方向:与速度垂直,始终指向圆心(方向不断变化)。
3、大小: F m 2r 或 F m v2
r
二、向心加速度
1、定义: 做匀速圆周运动的物体,由向心力产生的加速度。
2、方向: 始终指向圆心
3、大小: a 2r或a v2
r
4、物理意义:描述做圆周运动的物体线速度方向改变的快慢。
V
F OO F
F
V
V
F
F拉 F合
G
一、向心力
1、定义:物体做匀速圆周运动时所受合力方向始 终指向圆心,这个指向圆心的合力就叫做向心力。
2、方向:与速度方向垂直,始终指向圆心(方向 不断变化)。
理解注意:
作用效果:只改变速度方向,不改变速度大小, 维持物体做匀速圆周运动。
高中物理2.2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度优秀课件
少?
aS = rs aP rP
1 3
aS
1 3
aP
4 m/s2
典例精析 二、向心加速度的理解及计算
例3 如下图,一个大轮通过皮带拉
同轴传动
着小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,
大轮的半径是小轮的2倍,大轮上的 rP 2 rS 1 皮带传动
一点S到转动轴的距离是大轮半径
rQ 1 rP 3
的 1.当大轮边缘上P点的向心加速
一、什么是向心力
问题设计 分析图甲、乙中小球和地球的受力情况, 合力的方向与线速度方向有什么关系? 合外力的作用效果是什么?
答案 两图中合力的方向总沿半径指向圆心且与 线速度的方向垂直,合力的作用效果是改变线速 度的方向. 做匀速圆周运动的物体受到指向圆心的合力叫做向 心力
要点提炼
1.向心力的方向:
返回
自我检测区
1234
1234
1. (对向心力的理解)以下关于向心
力的说法中正确的选C项D是( )
A.物体受到向心力的作用才可能做 圆周运动 B.向心力是指向圆心方向的合力, 是根据力的作用效果来命名的,但受 力分析时应该画出 C.向心力可以是重力、弹力、摩擦 力等各种力的合力,也可以是其中某 一种力或某几种力的合力 D.向心力只改变物体运动的方向, 不改变物体运动的快慢
3
度是12 m/s2 时,大轮上的S点和小轮
已知aP,求解 aS、aQ 解析 皮带边缘的 Q点和P点线速度相同:
边缘上的Q点的向心加速度分别是多 vQ=vP a=v2 / r
少?
aQ = rP aP rQ
2 1
aQ
2aP
24 m/s2 返回
典例4 例精析 三、圆周运动的动力学问题
教科版高一物理必修2第二章第2节 匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件
只改变圆周运动的方向,而不改变速度的大小。 (3)向心力是变力
向心力的方向时刻改变,故匀速圆周运动是变加速曲线运 动。
二、向心力的大小
随堂实验——体验圆周运动所需的向心力大小与哪些 因素有关
思考: ①如何使手感受到的就是向心力的大小? ②圆周运动中运动的快慢是用什么物理量来表示的? 我们比较容易观察和控制的是哪一种快慢? ③影响向心力大小的因素很多,我们要说明向心力 大小不同是某一因素造成的,而不是其他因素造成 的,该采用是什么实验方法?
θL
小球的向心力:由T和G的合力提供
T
小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律:
O RF mg
即:
匀速圆周运动的向心力和向心加速度
思考:做圆周运动的物体为什么不沿直线 飞去而沿着一个圆周运动呢?
思考:
▪ 以上三个物体做匀速圆周运动时: (1)它们会受到沿圆周切线方向的力的作用吗? (2)它们所受的合力是否改变速度的大小? (3)合力的方向与线速度的方向有什么关系?
【思维引导】 圆周运动是变速运动,因此圆周运动肯定有加速度,由牛
顿运动定律知:物体做圆周运动,必然要受到外力的作用。 那么,是怎样的力使物体做圆周运动呢?
【实验探究】 在下列圆周运动中,感受……
【体验与交流】 1.小球做圆周运动时,你牵绳的手有什么感觉? 2.如果突然松手,将会发生什么现象?
一、向心力 1、做匀速圆周运动的物体,一定需要沿半径指向圆心的力的作 用。这个力称为“向心力”。常记为F向。
2、常见匀速圆周运动向心力的来源分析
小球在空中做匀速圆周运动
弯道跑技术
F向心力
汽车在水平路面上转弯
汽车在倾斜路面上转弯
3、关于向心力的几点说明:
(1)向心力是按效果命名的力 它可以是几个力的合力,也可以是某个力,还可以是某
向心力的方向时刻改变,故匀速圆周运动是变加速曲线运 动。
二、向心力的大小
随堂实验——体验圆周运动所需的向心力大小与哪些 因素有关
思考: ①如何使手感受到的就是向心力的大小? ②圆周运动中运动的快慢是用什么物理量来表示的? 我们比较容易观察和控制的是哪一种快慢? ③影响向心力大小的因素很多,我们要说明向心力 大小不同是某一因素造成的,而不是其他因素造成 的,该采用是什么实验方法?
θL
小球的向心力:由T和G的合力提供
T
小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律:
O RF mg
即:
匀速圆周运动的向心力和向心加速度
思考:做圆周运动的物体为什么不沿直线 飞去而沿着一个圆周运动呢?
思考:
▪ 以上三个物体做匀速圆周运动时: (1)它们会受到沿圆周切线方向的力的作用吗? (2)它们所受的合力是否改变速度的大小? (3)合力的方向与线速度的方向有什么关系?
【思维引导】 圆周运动是变速运动,因此圆周运动肯定有加速度,由牛
顿运动定律知:物体做圆周运动,必然要受到外力的作用。 那么,是怎样的力使物体做圆周运动呢?
【实验探究】 在下列圆周运动中,感受……
【体验与交流】 1.小球做圆周运动时,你牵绳的手有什么感觉? 2.如果突然松手,将会发生什么现象?
一、向心力 1、做匀速圆周运动的物体,一定需要沿半径指向圆心的力的作 用。这个力称为“向心力”。常记为F向。
2、常见匀速圆周运动向心力的来源分析
小球在空中做匀速圆周运动
弯道跑技术
F向心力
汽车在水平路面上转弯
汽车在倾斜路面上转弯
3、关于向心力的几点说明:
(1)向心力是按效果命名的力 它可以是几个力的合力,也可以是某个力,还可以是某
教科版高中物理必修第二册精品课件 第二章 匀速圆周运动 2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度
究向心力与角速度的关系。
3.实验结论
在半径和角速度一定的情况下,向心力大小与质量成正比。
在质量和角速度一定的情况下,向心力大小与半径成正比。
在质量和半径一定的情况下,向心力大小与角速度的二次方成正比。
【应用体验】
典例2 (2021福建莆田高一期末)用如图所示的装置可以探究做匀速圆周
运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
提供向心力,F向=F合
示意图
实例
向心力
木块随圆桶绕轴线做圆 圆桶侧壁对木块的弹力
周运动
提供向心力,F向=N
示意图
针对训练1
如图所示,物体A、B随水平圆盘绕轴匀速转动,物体B在水平方向所受的作
用力有(
B
)
A.圆盘对B及A对B的指向圆心的摩擦力
B.圆盘对B的指向圆心的摩擦力,A对B的背离圆心的摩擦力
3.向心力来源分析
(1)向心力是根据力的作用效果命名的,它可以由重力、弹力、摩擦力等各
种性质的力提供,也可以由它们的合力提供,还可以由某个力的分力提供。
(2)物体做匀速圆周运动的条件:合力大小不变,方向始终与线速度方向垂
直且指向圆心。
名师点睛
向心力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作为
向心力,做匀速圆周运动的物体,所受的合力提供向心力。
面内转动至最高点时
向心力
绳子的拉力和重力
的合力提供向心力,
F向=T+G
用细线拴住小球在光滑水 线的拉力提供向心
平面内做匀速圆周运动
力,F向=T
示意图
实例
向心力
物体随转盘做匀速圆周 转盘对物体的静摩擦力
运动,且相对转盘静止
提供向心力,F向=f
3.实验结论
在半径和角速度一定的情况下,向心力大小与质量成正比。
在质量和角速度一定的情况下,向心力大小与半径成正比。
在质量和半径一定的情况下,向心力大小与角速度的二次方成正比。
【应用体验】
典例2 (2021福建莆田高一期末)用如图所示的装置可以探究做匀速圆周
运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
提供向心力,F向=F合
示意图
实例
向心力
木块随圆桶绕轴线做圆 圆桶侧壁对木块的弹力
周运动
提供向心力,F向=N
示意图
针对训练1
如图所示,物体A、B随水平圆盘绕轴匀速转动,物体B在水平方向所受的作
用力有(
B
)
A.圆盘对B及A对B的指向圆心的摩擦力
B.圆盘对B的指向圆心的摩擦力,A对B的背离圆心的摩擦力
3.向心力来源分析
(1)向心力是根据力的作用效果命名的,它可以由重力、弹力、摩擦力等各
种性质的力提供,也可以由它们的合力提供,还可以由某个力的分力提供。
(2)物体做匀速圆周运动的条件:合力大小不变,方向始终与线速度方向垂
直且指向圆心。
名师点睛
向心力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作为
向心力,做匀速圆周运动的物体,所受的合力提供向心力。
面内转动至最高点时
向心力
绳子的拉力和重力
的合力提供向心力,
F向=T+G
用细线拴住小球在光滑水 线的拉力提供向心
平面内做匀速圆周运动
力,F向=T
示意图
实例
向心力
物体随转盘做匀速圆周 转盘对物体的静摩擦力
运动,且相对转盘静止
提供向心力,F向=f
高一物理教科版必修2课件第二章 第2讲 匀速圆周运动的向心力和向心加速度
(4)在光滑漏斗内壁上,做匀速圆周运动的小球,支持力与重力
的合力提供向心力(丁).
图1
5.匀速圆周运动和非匀速圆周运动合外力特点: (1)在匀速圆周运动中,物体所受到的合力就是向心力且该合力 的大小不变但方向时刻改变. (2)在非匀速圆周运动中,物体所受合力不指向圆心.合力沿半径 方向的分力提供向心力,改变速度的方向;合力在切线方向上 的分力用于改变线速度的大小.
巩固·应用·反馈
一、向心力
1.定义:物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向 圆心 .这
个指向 圆心 的合力就叫做向心力 mv2 2.大小:(1)F= r ;(2)F= mω2r . 3.方向:始终沿 半径 指向 圆心 . 来命名的,凡是产生 4.效果力:向心力是根据力的 作用效果
向心加速度的力,不管属于哪种性质,都是向心力.
时刻在变化,因此匀速圆周运动是变加速曲线运动.
2 v2 4π 3.表达式:a= r =ω2r= T2 r=ωv v2 (1)公式 a= r 中,当速度 v 不变时,a 与 r 成反比;
(2)公式 a=ω2· r 中,当角速度不变时,a 与 r 成正比.
注意
向心加速度的每个公式都涉及三个物理量的变化关系,
方向相同
解析
由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度,所以,它
在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡 .而木块在水平面内
做匀速圆周运动,其所需向心力由静摩擦力提供,且静摩擦力
的方向指向圆心O. 答案 C
二、对向心加速度的理解及计算
1.物理意义:描述做圆周运动的物体速度方向改变快慢的物理量 .
2.方向:总是指向圆心,即向心加速度的方向与速度方向垂直,
4. 来源:它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力,也可 以是几个力的合力,还可以是某个力的分力. 例如: (1)地球绕太阳做圆周运动.太阳对地球的引力提供向心力(图1甲); (2)在光滑水平桌面上做匀速圆周运动的小球,绳对球的拉力提 供向心力(乙); (3)圆盘上随圆盘一起匀速转动的物块静摩擦力提供向心力(丙);
教科版高中物理必修二2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件
• 8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心,这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进,不知自勉,任何教育者就 都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方,儿童才会产生上进心。下午11时19分 4秒下午11时19分23:19:0421.11.21
4.向心力是效果力:向心力是根据力的 作用效果 命名的, 它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力,也可以是 它们的 合力 ,或某个力的分力. 注意:向心力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力 都可以作为向心力,受力分析时不能添加向心力.
例1 关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力,下列说法正确 的是( ) A.因向心力总是沿半径指向圆心,且大小不变,故向心力是一 个恒力 B.因向心力指向圆心,且与线速度的方向垂直,所以它不能改 变线速度的大小 C.它是物体所受的合力 D.向心力和向心加速度的方向都是不变的
解析 做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的 合力,由于始终指向圆心,且与线速度垂直,故不能改变 线速度的大小,只能改变线速度的方向,向心力虽大小不 变,但方向时刻改变,不是恒力,由此产生的向心加速度 也是变化的,所以A、D错误,B、C正确. 答案 BC
周运动时的受力情况,合力的方向如何?合力的方向与线速度方
向有什么关系?合力的作用效果是什么?
图1
答案 甲图中小球受绳的拉力、水平地面的支持力和重力 的作用,合力等于绳对小球的拉力; 乙图中地球受太阳的引力作用; 丙图中秋千受重力和拉力共同作用.三图中合力的方向都沿 半径指向圆心且与线速度的方向垂直,合力的作用效果是 改变线速度的方向.
作用力,所以小球在最低点时对绳的拉力大小为14 N.
答案 14 N
1 234
4.(圆周运动中的动力学问题)如图7所示,质量为1 kg的小球 用细绳悬挂于O点,将小球拉离竖直位置释放后,到达最低 点时的速度为2 m/s,已知球心到悬点的距离为1 m,重力加 速度g=10 m/s2,求小球在最低点时对绳的拉力的大小.
4.向心力是效果力:向心力是根据力的 作用效果 命名的, 它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力,也可以是 它们的 合力 ,或某个力的分力. 注意:向心力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力 都可以作为向心力,受力分析时不能添加向心力.
例1 关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力,下列说法正确 的是( ) A.因向心力总是沿半径指向圆心,且大小不变,故向心力是一 个恒力 B.因向心力指向圆心,且与线速度的方向垂直,所以它不能改 变线速度的大小 C.它是物体所受的合力 D.向心力和向心加速度的方向都是不变的
解析 做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的 合力,由于始终指向圆心,且与线速度垂直,故不能改变 线速度的大小,只能改变线速度的方向,向心力虽大小不 变,但方向时刻改变,不是恒力,由此产生的向心加速度 也是变化的,所以A、D错误,B、C正确. 答案 BC
周运动时的受力情况,合力的方向如何?合力的方向与线速度方
向有什么关系?合力的作用效果是什么?
图1
答案 甲图中小球受绳的拉力、水平地面的支持力和重力 的作用,合力等于绳对小球的拉力; 乙图中地球受太阳的引力作用; 丙图中秋千受重力和拉力共同作用.三图中合力的方向都沿 半径指向圆心且与线速度的方向垂直,合力的作用效果是 改变线速度的方向.
作用力,所以小球在最低点时对绳的拉力大小为14 N.
答案 14 N
1 234
4.(圆周运动中的动力学问题)如图7所示,质量为1 kg的小球 用细绳悬挂于O点,将小球拉离竖直位置释放后,到达最低 点时的速度为2 m/s,已知球心到悬点的距离为1 m,重力加 速度g=10 m/s2,求小球在最低点时对绳的拉力的大小.
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2.向心力是效果力 向心力因其方向时刻指向圆心而得名,是效果力。 它的作用效果是只改变速度方向不改变速度大小。 它不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作 为向心力。受力分析时不分析向心力。
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3.向心力的特点 (1)向心力垂直于速度方向,永远不做功,向心力不是 恒力,而是变力。 (2)向心力与圆周运动的关系是:不是因为物体做圆周 运动才产生向心力,而是向心力作用迫使物体不断改变速 度方向而做圆周运动。
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④实验结论:做匀速圆周运动所需向心力的大小,在 质量和角速度一定时,与半径成 正 比;在质量和半径一 定时,与角速度的平方成 正 比;在半径和角速度一定时, 与质量成 比正。
(2)向心力的公式: v2
F= mω2r 或F= m r 。
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[重点诠释] 1.向心力公式 由向心力公式 F=ma=mvr2=mω2r 可知,做匀速圆周运 动物体的向心力与物体的质量、线速度或角速度、半径有关 系。当线速度一定时,向心力与半径成反比;当角速度一定 时,向心力与半径成正比。
Hale Waihona Puke 返回(3)大小: ①几种表达式: 除前面给出的 a=v2/r、a=ω2r 之外,还有另外 的几种形式,将 ω=2Tπ=2πf 及 v=ωr 代入 a=ω2r 可 得,a=4Tπ22r,a=4π2f2r,a=ωv。
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②对大小变化的理解 a.当匀速圆周运动的半径一定时,向心加速度的大小 与角速度的平方成正比,也与线速度的平方成正比。随频率 的增加或周期的减小而增大。 b.当角速度一定时,向心加速度与运动半径成正比。 c.当线速度一定时,向心加速度与运动半径成反比。 (4)向心加速度公式也适用于非匀速圆周运动。
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2.关于向心加速度,以下说法正确的是 ( ) A.它描述了角速度变化的快慢 B.做匀速圆周运动物体的向心加速度指向圆心 C.做变速圆周运动物体的向心加速度不指向圆心 D.公式 a=vr2只适用于匀速圆周运动
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解析:由于向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的 大小,所以向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理 量,选项 A 错误;无论匀速圆周运动还是变速圆周运动, 向心加速度一定指向圆心,变速圆周运动合加速度不一定 指向圆心,B 正确,C 错误;公式 a=vr2不仅适用于匀速 圆周运动,也适用于变速圆周运动,D 错误。
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自学教材 1.定义 做匀速圆周运动的物体在 向心力 作用下产生的加速度。
2.大小v2 (1)a= r ; (2)a= ω2r 。 3.方向 与向心力的方向相同,指向 圆心 。
返回
重点诠释 对向心加速度的理解 (1)意义:描述线速度方向变化的快慢。 (2)方向:总是沿着圆周运动的半径指向圆心,不论 加速度a的大小是否变化,a的方向是时刻改变的,所以 圆周运动一定是变加速运动。
(5)向心力可由某个力的分力提供,小球在细线作用下, 在水平面内做圆锥摆运动,向心力由线的拉力在水平面内 的分力提供,即F向=F1,如图(e)。
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1.关于向心力的下列说法中正确的是
()
A.物体由于做圆周运动而产生了一个指向圆心的力
就是向心力
B.向心力不能改变做圆周运动物体的速度大小
C.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的
返回
2.向心力的大小 (1)实验探究 ①探究目的:探究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之 间的关系。 ②实验方法: 控制变量法 。 ③实验过程: a.保持ω、r相同,研究向心力F与小球质量之间的关系。
b.保持 m、r相同,研究向心力F与角速度ω 之间的关系。
c.保持ω、m相同,研究向心力F与半径r之间的关系。
理解教材新知
知识点一 知识点二
第第 二2 章节
把握热点考向
应用创新演练
考向一 考向二 考向三
随堂基础巩固 课时跟踪训练
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1.向心力是做匀速圆周运动的物体受到 的指向圆心的合力,是按力的作用 效果命名的,其作用是改变物体速 度的方向。
2.向心力始终指向圆心,与速度方向 垂直,其大小为 F=mω2r=mvr2。
3.向心加速度是物体在向心力作用下产生的,其方向一定 指向圆心,大小为 a=vr2=ω2r,描述物体速度方向变化 的快慢。
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[自学教材] 1.向心力及其方向 (1)定义:做匀速圆周运动的物体所受的方向始终指向 圆心 的合力。 (2)方向:始终指向圆心,总是与运动方向 垂直 。 (3)作用:向心力只改变速度 方向 ,不改变速度大小 , 因此向心力不做功。
D.做圆周运动的物体,其所受外力的合力的方向一
定指向圆心
返回
解析:向心力由其他性质的力提供,使物体做圆周运动, 选项A错误。向心力只改变速度的方向,选项B正确。做匀 速圆周运动的物体的向心力的大小保持不变,而方向时刻 在改变,选项C错误。做匀速圆周运动的物体,其合力就是 向心力,一定指向圆心;但做变速率圆周运动的物体所受 外力的合力并不一定指向圆心,选项D错误。 答案:B
答案:B
返回
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[例1] 一圆盘可绕通过圆盘中心O
且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上
放置一小木块A,它随圆盘一起做匀速
圆周运动,如图2-2-2所示,则关于 木块A的受力,下列说法正确的是
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4.向心力的来源 向心力不是根据力的性质来命名的力,它不是物体受 到的另外的一种力,它可以是重力、弹力、摩擦力等各种 性质的力,也可以是它们的合力或者是某个力的分力。 (1)向心力可以由重力提供,如用细线拴住小球在竖 直面内转动,当它经过最高点时,若线的拉力恰好为零, 则此时向心力由重力提供,F向=G,如图2-2-1(a) 。 (2)向心力可以由弹力提供,如用细线拴住小球在光 滑的水平面内做匀速圆周运动,向心力由绳的拉力T(即弹 力)提供,即F向=T,如图(b)。
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图2-2-1
(3)向心力可以由摩擦力提供,如物体随转盘做匀速 圆周运动,且物体相对转盘静止,向心力由转盘对物体 的静摩擦力提供,即F向=f,如图(c)。
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(4)向心力可以由合力来提供,如细线拴住小球在竖直 面内做匀速圆周运动,当小球经过最低点时向心力由线的 拉力T和重力G的合力提供,即F向=T-G,如图(d)。
2.向心力是效果力 向心力因其方向时刻指向圆心而得名,是效果力。 它的作用效果是只改变速度方向不改变速度大小。 它不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作 为向心力。受力分析时不分析向心力。
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3.向心力的特点 (1)向心力垂直于速度方向,永远不做功,向心力不是 恒力,而是变力。 (2)向心力与圆周运动的关系是:不是因为物体做圆周 运动才产生向心力,而是向心力作用迫使物体不断改变速 度方向而做圆周运动。
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④实验结论:做匀速圆周运动所需向心力的大小,在 质量和角速度一定时,与半径成 正 比;在质量和半径一 定时,与角速度的平方成 正 比;在半径和角速度一定时, 与质量成 比正。
(2)向心力的公式: v2
F= mω2r 或F= m r 。
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[重点诠释] 1.向心力公式 由向心力公式 F=ma=mvr2=mω2r 可知,做匀速圆周运 动物体的向心力与物体的质量、线速度或角速度、半径有关 系。当线速度一定时,向心力与半径成反比;当角速度一定 时,向心力与半径成正比。
Hale Waihona Puke 返回(3)大小: ①几种表达式: 除前面给出的 a=v2/r、a=ω2r 之外,还有另外 的几种形式,将 ω=2Tπ=2πf 及 v=ωr 代入 a=ω2r 可 得,a=4Tπ22r,a=4π2f2r,a=ωv。
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②对大小变化的理解 a.当匀速圆周运动的半径一定时,向心加速度的大小 与角速度的平方成正比,也与线速度的平方成正比。随频率 的增加或周期的减小而增大。 b.当角速度一定时,向心加速度与运动半径成正比。 c.当线速度一定时,向心加速度与运动半径成反比。 (4)向心加速度公式也适用于非匀速圆周运动。
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2.关于向心加速度,以下说法正确的是 ( ) A.它描述了角速度变化的快慢 B.做匀速圆周运动物体的向心加速度指向圆心 C.做变速圆周运动物体的向心加速度不指向圆心 D.公式 a=vr2只适用于匀速圆周运动
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解析:由于向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的 大小,所以向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理 量,选项 A 错误;无论匀速圆周运动还是变速圆周运动, 向心加速度一定指向圆心,变速圆周运动合加速度不一定 指向圆心,B 正确,C 错误;公式 a=vr2不仅适用于匀速 圆周运动,也适用于变速圆周运动,D 错误。
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自学教材 1.定义 做匀速圆周运动的物体在 向心力 作用下产生的加速度。
2.大小v2 (1)a= r ; (2)a= ω2r 。 3.方向 与向心力的方向相同,指向 圆心 。
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重点诠释 对向心加速度的理解 (1)意义:描述线速度方向变化的快慢。 (2)方向:总是沿着圆周运动的半径指向圆心,不论 加速度a的大小是否变化,a的方向是时刻改变的,所以 圆周运动一定是变加速运动。
(5)向心力可由某个力的分力提供,小球在细线作用下, 在水平面内做圆锥摆运动,向心力由线的拉力在水平面内 的分力提供,即F向=F1,如图(e)。
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1.关于向心力的下列说法中正确的是
()
A.物体由于做圆周运动而产生了一个指向圆心的力
就是向心力
B.向心力不能改变做圆周运动物体的速度大小
C.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的
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2.向心力的大小 (1)实验探究 ①探究目的:探究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之 间的关系。 ②实验方法: 控制变量法 。 ③实验过程: a.保持ω、r相同,研究向心力F与小球质量之间的关系。
b.保持 m、r相同,研究向心力F与角速度ω 之间的关系。
c.保持ω、m相同,研究向心力F与半径r之间的关系。
理解教材新知
知识点一 知识点二
第第 二2 章节
把握热点考向
应用创新演练
考向一 考向二 考向三
随堂基础巩固 课时跟踪训练
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1.向心力是做匀速圆周运动的物体受到 的指向圆心的合力,是按力的作用 效果命名的,其作用是改变物体速 度的方向。
2.向心力始终指向圆心,与速度方向 垂直,其大小为 F=mω2r=mvr2。
3.向心加速度是物体在向心力作用下产生的,其方向一定 指向圆心,大小为 a=vr2=ω2r,描述物体速度方向变化 的快慢。
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[自学教材] 1.向心力及其方向 (1)定义:做匀速圆周运动的物体所受的方向始终指向 圆心 的合力。 (2)方向:始终指向圆心,总是与运动方向 垂直 。 (3)作用:向心力只改变速度 方向 ,不改变速度大小 , 因此向心力不做功。
D.做圆周运动的物体,其所受外力的合力的方向一
定指向圆心
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解析:向心力由其他性质的力提供,使物体做圆周运动, 选项A错误。向心力只改变速度的方向,选项B正确。做匀 速圆周运动的物体的向心力的大小保持不变,而方向时刻 在改变,选项C错误。做匀速圆周运动的物体,其合力就是 向心力,一定指向圆心;但做变速率圆周运动的物体所受 外力的合力并不一定指向圆心,选项D错误。 答案:B
答案:B
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[例1] 一圆盘可绕通过圆盘中心O
且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上
放置一小木块A,它随圆盘一起做匀速
圆周运动,如图2-2-2所示,则关于 木块A的受力,下列说法正确的是
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4.向心力的来源 向心力不是根据力的性质来命名的力,它不是物体受 到的另外的一种力,它可以是重力、弹力、摩擦力等各种 性质的力,也可以是它们的合力或者是某个力的分力。 (1)向心力可以由重力提供,如用细线拴住小球在竖 直面内转动,当它经过最高点时,若线的拉力恰好为零, 则此时向心力由重力提供,F向=G,如图2-2-1(a) 。 (2)向心力可以由弹力提供,如用细线拴住小球在光 滑的水平面内做匀速圆周运动,向心力由绳的拉力T(即弹 力)提供,即F向=T,如图(b)。
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图2-2-1
(3)向心力可以由摩擦力提供,如物体随转盘做匀速 圆周运动,且物体相对转盘静止,向心力由转盘对物体 的静摩擦力提供,即F向=f,如图(c)。
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(4)向心力可以由合力来提供,如细线拴住小球在竖直 面内做匀速圆周运动,当小球经过最低点时向心力由线的 拉力T和重力G的合力提供,即F向=T-G,如图(d)。