2.2 第2课时 向心力与向心加速度的理解及应用（课件）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（粤教版）

第2课时　向心力与向心加速度的理解及应用 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 关键能力 合作探究 课时作业 巩固演练 课堂检测 素养达标 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 要点一　对向心力的理解 [探究导入]　如图所示，用细绳拉着小球在光滑水平面上做 匀速圆周运动，若小球的线速度为v，运动半径为r，是什么 力提供的向心力？该力的大小、方向如何？小球运动的速度v增大，绳的拉力大小如何变化？ 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 2．向心力是效果力 向心力因其方向时刻指向圆心而得名，故它为效果力。向心力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。 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 3．向心力的来源 在匀速圆周运动中合力一定是向心力；非匀速圆周运动中，沿半径方向的合力提供向心力。 向心力是按力的作用效果命名的，充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力。应明确各种情况下向心力的来源。 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 4．向心力是变力 向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力。 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 5．分析向心力来源的几种典型实例 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 [典例1]　如图所示，一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，一个小孩站在距圆心为r处的P点不动，关于小孩的受力，以下说法正确的是 (　　) A．小孩在P点不动，因此不受摩擦力的作用 B．小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力 C．小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力提供向心力 D．若使圆盘转速变小，与原来相比，小孩在P点受到的摩擦力大小不变 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 [思路点拨]　分析物体受力，只分析物体受的性质力，不能分析效果力，向心力只能由其他力提供，而不是物体实际受到的一个力。 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 [解析]　由于小孩随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能提供向心力，因此小孩会受到静摩擦力的作用，且静摩擦力提供向心力，选项A、B错误，C正确；由于小孩随圆盘转动半径不变，当圆盘转速变小时，由F＝mω2r＝m(2πn)2r可知，所需向心力变小，即小孩在P点受到的摩擦力变小，选项D错误。 [答案]　C 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 [归纳总结] 圆周运动问题中对向心力进行分析，往往是解题的关键。向心力的来源及作用可归纳如下： (1)向心力可能是物体受到的某一个力或某几个力的合力，也可能是某一个力的分力。 (2)物体做匀速圆周运动时，合外力一定是向心力，方向指向圆心，只改变速度的方向。 (3)物体做变速圆周运动时，合外力沿半径方向的分力充当向心力，改变速度的方向；合外力沿轨道切线方向的分力改变速度的大小。 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 1．在水平面上转弯的汽车，向心力是(　　) A．重力和支持力的合力 B．静摩擦力 C．滑动摩擦力 D．重力、支持力和牵引力的合力 解析：水平面上转弯的汽车，重力和地面对汽车的支持力相平衡，向心力由指向圆心的静摩擦力提供，故B正确，A、C、D错误。 答案：B 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 要点二　匀速圆周运动的处理方法 [探究导入]　如图所示，飞机在空中水平面内做匀速圆周运动；在光滑漏斗内壁上，小球做匀速圆周运动。试分析： (1)飞机和小球受到哪些力的作用？它们的向心力由什么力提供？ (2)若知道飞机和小球做圆周运动的半径，还需要知道哪些信息才能求得飞机和小球运动速度的大小？ 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 提示：(1)飞机受到重力和空气对飞机的作用力，二者的合力提供向心力；小球受筒壁的弹力和重力作用，二者的合力提供向心力。 (2)计算飞机和小球的速度大小还需要知道飞机做圆周运动时机身倾斜的角度和漏斗内壁的倾角以及它们的质量。 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页 上页 1．匀速圆周运动的特点：线速度大小不变、方向时刻改变；角速度、周期、频率都恒定不变；向心加速度和向心力的大小都恒定不变，但方向时刻改变。 2．匀速圆周运动问题的解题思路：凡是做匀速圆周运动的物体一定需要向心力，而物体所受外力的合力充当向心力，这是处理该类问题的理论基础。 必修第二册·粤教物理 返回导航 下页