2.2 向心力与向心加速度（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高一物理同步备课系列（2019粤教版必修第二册）

新粤教版（2019）高中物理必修第二册 第二章 地球公转 地球围绕太阳转 由牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因，物体做匀速圆周运动时的速度方向时刻在改变,即其运动状态在不断变化,这一过程中物体的受力情况有什么特点? 感受向心力 感受向心力 如图2-2-1所示,绳的一端系一小球,另一端用手固定,让小球在近似光滑的桌面上做匀速圆周运动。 (3)松手后，小球还能继续做圆周运动吗? (1)此时牵绳的手有什么感觉? (2)小球受到的合外力方向如何变化? 1.是什么使小球维持在圆周轨道上运动？ 2.如果突然松手和突然提起杯子, 小球都从做圆周运动变成做直线运动.为什么？ 小球受到的合外力约等于绳子的拉力.虽然小球所受合外力的方向时刻在改变,但它始终指向运动轨迹的圆心正是合外力的作用使小球的运动方向不断改变,并使它始终维持在圆周轨道上 O 受力分析： 结论： FN与G相抵消，所以合力为F O FN G F * O F F F V V V O 力与运动分析： 结论：做匀速圆周运动的物体，合外力方向指向圆心，与速度V的方向垂直,只改变速度的方向。不改变线速度的大小 1.定义：物体做匀速圆周运动时所受合外力的方向始终指向轨迹的圆心,这个指向圆心的合外力称为向心力 2.特点：方向始终与V垂直，指向圆心。 向心力 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果来命名的，受力分析时不要把向心力当作一个独立的力。 O F F F V V V O 向心力是根据力的作用效果来命名的,它可以由不同性质的力如弹力、重力、摩擦力等提供,也可以由某一力的分力或某些力的合力提供. 例如,旋转圆桌上的杯子由静摩擦力提供向心力,如图2-2-2所示; 游乐场里的旋转秋千,由重力和吊绳拉力的合力提供向心力,如图2-2-3所示 〖讨论与交流〗 如图，取一条细绳，一端 系一个小球，另一端用手 挥动细绳，使小球做匀速圆周运动，小球受几个力的作用？可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用吗？为什么？ 不可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的作用。 因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力，通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或几个力的合力所提供。 所以小球只受两个力，重力和绳的拉力 mg T 通过牵绳的手感受绳子拉力的变化,定性探究影响匀速圆周运动向心大小的因素 探究影响向心力大小的因素 (2)保持其他因素不变,增大或减小小球旋转的半径(改变绳长) (1)保持其他因素不变,增大或减小小球旋转的角速度 (3)保持其他因素不变,换一个质量较大的球进行实验 实验1 设计方案 实验2 1、构造：塔轮，长槽，短槽，弹簧测力套筒，标尺等。 2、使用方法：引导学生探索研究 3、实验方法——控制变量法 利用向心力演示器(如图2-2-4所示),定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度的大小和运动半径之间的关系 实验过程 F1=2F2 F1=2F2 F1=F2/4 结论： （2） m,一定时， （1） m，r一定时， F F （3） r,一定时， F 即：  r   m  2 m，r一定 1=2/2 m,一定 r1=2r2 r,一定 m1 =2 m2 向心力的大小： F = mω2r F = mv2/r 角速度一定时,向心力与半径成正比 线速度一定时,向心力与半径成反比 代入式，得 1、向心加速度即向心力产生的加速度，只是描述线速度方向变化的快慢。 大小： 向心力加速度 方向： 与向心力方向一致，即总指向圆心。 2、匀速圆周运动的性质：加速度大小不变，方向时刻改变，是变加速曲线运动 是变加速运动 小 结 一、 向心力： ⑴ 大小： ⑵ 方向： 沿半径指向圆心。是变力。 ⑶ 特点： F ⊥ V , 方向不断变化。 ⑷ 来源： 重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。 二、 向心加速度: ⑴ 大小: ⑵ 方向: 沿半径指向圆心，方向不断 变化，是变加速运动。 ⑶ 物理意义: 表示速度方向变化快慢的物理量。 BC （答案：24N） 练习 2、要使一个3千克的物体，以4m/s的速度在半径为2米的圆周上做匀速圆周运动，要多大的向心力？ 在线速度一定情况下，线越长越易断 A 在线速度一定情况下，线越短越易断 B 在角速度一定情况下，线越长越易断 C 在角速度一定情况下，线越短越易断 D 1、用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（