内容正文:
第2课时 向心力、向心加速度
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核心素养要求 核心素养呈现
1.掌握向心力大小的表达式并会应用公式进行计算.
2.会分析简单情境中的向心力的来源和向心力的应用.
3.理解向心加速度的概念.
4.知道向心加速度和线速度、角速度的关系式.
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向心力
1.来源:向心力是根据力的作用__________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__________或某些力的__________提供.
知识点一
效果
分力
合力
mω2r
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(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力.( )
(2)向心力和重力、弹力一样,是性质力.( )
(3)向心力可以由重力或弹力等来充当,是效果力.( )
(4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力.( )
(5)圆周运动中,合外力等于向心力.( )
判一判
×
×
√
√
×
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向心加速度
1.定义和方向:根据牛顿第二定律F=ma,加速度a与合力F的方向__________.在匀速圆周运动中,F是指向圆心的向心力,所以加速度a也一定指向__________,称为向心加速度.
3.适用条件:向心力和向心加速度的公式虽然是从匀速圆周运动中得出的,但也适用于非匀速圆周运动.使用上述公式分析非匀速圆周运动时,公式中的a、v、ω取__________值.
知识点二
一致
圆心
瞬时
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观察在光滑水平面上做匀速圆周运动的小球如图,判断下列说法是否正确.
(1)匀速圆周运动的加速度的方向始终不变.( )
(2)匀速圆周运动是匀变速运动.( )
判一判
×
×
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对向心力的大小及来源的分析
[思考探究]
如图所示,在线的一端系一个小球(请注意不要用较轻的球,如塑料球等),
另一端牵在手中.将手举过头顶,使小球在水平面内做圆周运动.
(1)运动中的小球受哪些力的作用?这些力的作用效果是什么?
提示:运动中的小球受重力和绳子的拉力作用,这两个力的合力提供小球做圆周运动的向心力.
(2)改变小球转动的快慢、线的长度或球的质量,小球对手的拉力如何变化?
提示:小球转动的快,向心力大,球对手的拉力大;线越长,向心力越大,球对手的拉力越大;球的质量大,向心力大,球对手的拉力大.
要点 1
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2.几种常见向心力来源的实例
实例 向心力 示意图
用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 绳子的拉力和重力的合力提供向心力,F向=F+G
用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 线的拉力提供向心力,F向=FT
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实例 向心力 示意图
物体随转盘做匀速圆周运动,且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力,F向=f
小球在细线作用下,在水平面内做匀速圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力,F向=F合
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如图所示,有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动,某人站在距圆心为r处的P点不动,下列关于人的受力的说法中正确的是( )
A.人在P点不动,因此不受摩擦力作用
B.人随圆盘做匀速圆周运动,其重力和支持力充当向心力
C.人随圆盘做匀速圆周运动,圆盘对他的摩擦力充当向心力
D.若使圆盘以较小的转速转动时,人在P点受到的摩擦力不变
[思路点拨] 本题可按以下思路进行分析:
(1)对人进行受力分析;
(2)分析向心力由什么力提供;
(3)根据公式,明确向心力