2013年高中物理新课标多媒体教学课件：22 研究匀速圆周运动的规律（28张ppt）（沪科版必修2）含视频

2.2 研究匀速圆周运动的规律 1．知道匀速圆周运动是变速运动，存在加速度；知道什么是向心力，理解它是一种效果力。 2．理解匀速圆周运动的加速度方向指向圆心，所以又叫做向心加速度；知道向心力、向心加速度大小与哪些因素有关。 3.知道向心力、向心加速度公式的确切含义，并能用来进行计算。 4.结合向心力理解向心加速度，理解变速圆周运动中合外力与向心力的关系。 匀速圆周运动： 在相等时间内通过的圆弧长度相等的圆周运动叫做匀速圆周运动。 o 复习回顾 v v v 1. 匀速圆周运动的速度特点是： 线速度大小不变或角速度不变。 2. 匀速圆周运动是变速运动 复习回顾 圆周运动的线速度方向沿着圆周的切线方向，方向是不断变化的，故匀速圆周运动是变速运动，一定具有加速度。 匀速圆周运动的速度大小不变，故加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以加速度的方向必定和速度方向垂直，否则其沿速度方向分量就会导致速度大小发生变化。亦即匀速圆周运动的加速度方向一定沿着半径指向圆心。 想一想 说一说 匀速圆周运动加速度的特点是什么？ o 一、向心加速度 vB vA vA vB Δv 加速度的方向与△v方向相同，于是可知A点瞬时加速度与A点瞬时速度垂直，方向指向圆心。 在△t→0时a= △v/ △t的极限值就是A点的瞬时加速度， △t取值越小时，θ越小，越接近于0，α越大，越接近于90°，当△t→0时，α=90°，△v与vA垂直。 A B θ θ α 当△t→0时， 又△t→0时 其中 可得 A B θ θ α 推理过程 3309.unknown 一、向心加速度 1.定义：做匀速圆周运动物体的加速度 由于指向圆心，又叫做向心加速度 2.公式： 3.单位：m/s2 4.方向：指向圆心 5.意义：描述物体做圆周运动的线速度方向变化的快慢 讨论与交流 从公式a=v2/r看,向心加速度与圆周运动的半径成反比；从公式a=ω2r看，向心加速度与半径成正比，这两个结论是否矛盾？ 1. 做圆周运动的物体受力吗？ 2. 做圆周运动的物体的受力有什么特点？ 3. 受力的方向和大小如何确定？ 探究与交流 二、向心力 大小： 方向：总是与速度方向垂直，始终指向圆心。 匀速圆周运动的物体所受的合外力称作向心力。 由牛顿第二定律和向心加速度特点可知： 演示实验 拉力的方向指向圆心，与速度方向垂直，且不断变化。 5.注意：  向心力是根据作用效果命名的力。  向心力的来源可以是一个力，也可以是几个力的合力，也可以是某个力的分力。 做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。 1.定义： 3.方向： 总指向圆心，与速度垂直，方向不断变化。 4.效果： 只改变速度方向，不改变速度大小。 2.大小： 实例分析 G T F θ 三、实验验证向心力公式 皮带传动，边缘上各点线速度大小相等。 实验方法： 控制变量法 保持r、 m一定 保持m、ω一定 保持r、ω一定 Fn与ω的关系 Fn与r的关系 Fn与m的关系 实验过程 保持r、m一定 保持m、ω一定 保持r、ω一定 Fn ＝mω2r 实验结果 Fn ∝ω2 Fn∝ r Fn ∝m Fn ＝kmω2r 关于变速圆周运动的物体所受的力 Fn Ft Ft是切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小 Fn是向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向 F 1、下列关于向心加速度的说法中，正确的是( ) A.向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 B.向心加速度的方向保持不变 C.在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D.在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化 A 2、如图所示，小物体A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况是（ ） A．受重力、支持力 B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 C．受重力、支持力、向心力、摩擦力 D．以上均不正确 B 3、甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（ ） A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16 C 4、把一个小球放在漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动，若小球转动的角速度为ω，如图漏斗壁的倾角为α，试求小球做圆周运动的半径。 解析：小球受力分析如图，向心力由重力G和支持力F的合力提供，由牛顿第二定律，有 F合 Fn=mg tanα = mrω2 解得：r = g tanα/ω2 α G F 向心力 向心加速度 不灭的信心是通向成功彼岸的灯塔。 $$