(11月合辑)福建省福鼎市第二中学高三物理一轮复习 第2节 向心力与向心加速度课件

第2节向心力与向心加速度1.理解向心力的概念、公式、物理意义及研究圆周运动的方法2.了解变速圆周运动的概念及受力情况。4.理解向心加速度的概念、公式及物理意义，能够应用向心加速度分析问题、解决问题。5.体会牛顿第二定律在圆周运动中的应用。知识回顾：力与运动的关系当合外力方向与运动方向共线时，变速直线运动当合外力为零时，静止或匀速直线运动当合外力方向与运动方向不共线时，曲线运动做圆周运动的物体受力有什么特点？思考2.合外力有何特点？1.小球受哪几个力的作用？思考自我动手小实验对小球分析，受到三个外力作用，即重力G、桌面支持力N和绳子的拉力F，合力就是绳子的拉力F，始终指向圆心。一、向心力定义:做匀速圆周运动的物体一定要受到一个始终指向圆心等效力的作用，这个力叫做向心力。特点：始终指向圆心，总是与运动方向垂直·FvOFvFv效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小思考向心力是不是等同于合外力呢？OGNT竖直方向上N＝G，故T即为合力F合＝T＝Fn在匀速圆周运动中，合力提供向心力轻绳栓一小球,在光滑水平面上做匀速圆周运动思考小球受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？rθOGF合T结论:向心力由重力G和弹力T的合力提供oGfN滚筒洗衣机中物体跟着滚筒匀速转动在匀速圆周运动中，合力提供向心力向心力由什么力提供？思考理论分析：若物体做匀速圆周运动，其速度大小不变，方向时刻变化，则合外力必须始终指向圆心，完全提供向心力。若物体做非匀速圆周运动，其速度大小变化，方向也时刻变化，则合外力必须有沿圆周切线方向的分力来改变速度大小，同时有沿径向方向的分力充当向心力改变速度方向，故合外力不指向圆心，也不等同于向心力。VAF合匀速圆周运动VAF合非匀速圆周运动FnFt向心力=合外力Ft改变速度大小Fn改变速度方向F合即Fn只改变速度方向不改变速度大小向心力合外力可以由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某几个力的分力，或几个力的合力所提供。向心力是根据效果命名的，故受力分析时向心力不存在。向心力来源说一说：各图情景中向心力是由谁提供的？向心力大小（1）体验向心力的大小猜想：向心力的大小可能与有关质量、半径、角速度用细绳连接的钢球、木球各一个，拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动。分别改变转动的快慢、细绳的长短做几次实验。思考：向心力的大小与哪些因素有关？（2）演示实验：用向心力演示器演示构造：变速塔轮，长槽，短槽，弹簧测力套筒，标尺等。控制变量法①保持r、ω一定②保持m、ω一定③保持r、m一定实验表明：结论：m越大，F向越大结论：r越大，F向越大结论：ω越大，F向越大2Fmr向2vFmr向BCD例1：关于向心力，下列说法正确的是（）A、物体只有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命名的C、做匀速圆周运动的物体，受到的合外力完全充当向心力D、向心力只改变物体运动的方向，不可能改变物体运动速度的大小向心加速度向心力公式:F向=F合=mrω2根据牛顿第二定律:F合=ma2vmr22varr由牛顿第二定律推导大小：方向：始终指向圆心物理意义：描述线速度方向变化的快慢对于匀速圆周运动，合外力和向心加速度大小恒定，方向时刻变化。对于非匀速圆周运动，线速度大小变化，可知向心加速度大小也变化，但仍适用向心力和向心加速度公式，不过速度指的是瞬时速度。vAan匀速圆周运动vAa非匀速圆周运动anatat描述速度大小改变快慢an描述速度方向变化快慢an描述速度方向变化的快慢例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）AORr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=2π/TO’圆周半径r=R•cos31°∴a=rω2=R•cos31°•(2π/T)2代入数据可得a=2.9×10-2m/s21.一小球在竖直光滑的圆形轨道内做圆周运动，关于其所受到的向心力，下列说法中正确的是（）A.一定指向圆心B.一定不指向圆心C.只有在轨道的最高点和最低点指向圆心D.以上说法都不正确【解析】选A.根据向心力的定义,不管是匀速圆周运动,还是非匀速圆周运动,向心力都一直指向圆心.故只有选项A正确.A课堂练习课堂练习2.物体做匀速圆周运动的条件是()A.物体有一定的初速度，且受到一个始终和初速度方向垂直的恒力作用B.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变，方向变化的力的作用C.物体有一定的初速度，且受到一个方向始终指向圆心的力的作用D.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变方向始终跟速度方向垂直的力的作用D解析：设运动员的重心到单杠的距离为R，在最低点的最小速度为v，则有3.质量为60kg的体操运动员做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动．此过程中，运动员到达最低点时手臂受的拉力至少约为(忽略空气阻力，g＝10m/s2)()A．600NB．2400NC．3000ND．3600N21mvmg2R2由以上二式联立并代入数据解得F＝3000N.对运动员：2vFmgmRC4.如视频所示，在双人花样滑冰运动中，看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为300，重力加速度为g，问该女运动员受到的拉力及向心加速度？0Fsin30GF2G即：竖直方向上：0Fcos30ma向水平方向上：02mgcos30ma向a3g向即：可得：解析：女运动员做圆锥摆运动，对女运动员受力分析可知5.如图当圆筒高速旋转时，滑块可能在圆筒内壁上和接触点保持相对静止,（1）试分析滑块的受力情况。ω=?μRGf静NN=mrω2f静=mgμN=mgμmrω2=mggr人恰好不掉下（2）人恰好不掉下，求ω的最小值？2212v3v4Fmr;Fmr（）方向指向圆心（）作用：改变的方向（）由物体所受的合力提供（）221v2ar;ar（）方向——指向圆心（）1.向心力2.向心加速度课堂小结课堂小结