2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

想一种方法用较轻的小瓶盖 提起较重的饮料瓶？ 饮料瓶为什么会飞升起来？ 2.2 匀速圆周运动的 向心力和向心加速度 O v v v 匀速圆周运动物体所受的合外力有何特点呢？ 圆周运动 匀速圆周运动 非匀速圆周运动 变速运动 G T N 一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。 (1)小球受哪几个力的作用？ (2)这些力的合力如何？合力的方向有何特点？ 01 向心力 1.定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。 ①矢量，向心力方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直） ②向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。 受力分析时, 只分析性质力。 做匀速圆周运动的飞椅和乘客 绕地球匀速圆周运动的月球 随滚筒洗衣机匀速转动的衣物 漏斗内匀速圆周运动的小球 观察并分析以下实例中各物体做匀速圆周运动的向心力 向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。 向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。 若物体做 非匀速圆周运动 呢？ 在匀速圆周运动中，向心力由物体所受的 合外力 提供； 在非匀速圆周运动中，向心力由物体所受 沿半径方向的合外力 提供。 若物体做 非匀速圆周运动 呢？ (1)物体由于做圆周运动而产生了向心力。(　　) (2)对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力。 (　　) (3)当物体受到的合力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心时，物体做匀速圆周运动。(　　) (4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。(　　) (5)圆周运动中，合力等于向心力。(　　) 向心力的大小 方案一：向心力演示器 1.实验器材 实验中有多个变量，该采用怎样的方法？ 教材 P36 能找到几种传动方式？ 4.(2023·成都外国语学校期中)某同学用如图甲所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴(未画出)上，光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P，用细线将滑 块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为D，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间(挡光时间)。滑块P与竖直转轴间的距离可调。 (1)若某次实验中测得挡光条的挡光时间为t0，则电动机的角速度为____。 (2)若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为L不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间Δt。画出F－( )2图像， 如图乙所示。实验中，测得图线的斜率为k，则滑块的质量为_____。 21 2．方向：总是指向圆心，时刻变化 3．意义： 1．大小： 描述匀速圆周运动线速度变化快慢的物理量 描述匀速圆周运动线速度方向变化快慢的物理量 匀速圆周运动——变加速运动 向心加速度 大蓝 P32 例3 思考与讨论 a-r 图像 3.(多选)(2022·烟台市高一期中)如图所示，甲、乙两物体分别静置于赤道和纬度为45°的地面上，甲、乙两物体随地球自转的线速度大小分别为v1和v2，向心加速度大小分别为a1和a2，下列关系式正确的是 √ √ 大蓝 P32 例3 传动问题中向心加速度的分析 皮带传动、齿轮传动 （1）线速度相等 （2） （3） 同轴传动 （1）角速度相等 周期相等 （2） 传动问题 向心加速度 跟半径反比； 跟周期反比； 跟角速度正比 向心加速度 跟半径正比； 跟线速度正比 　 (多选)(2024·南充市高一期中)如图，质量为m的熙熙小朋友(可视为质点)坐在秋千上自由摆动，摆动到最高点时悬线与竖直方向的夹角为30°，重力加速度大小为g，下列说法正确的是 A.熙熙在最高点时的速度为零，所受合力为零 B.熙熙在最高点时，秋千对她的作用力为mg C.熙熙在最低点时，秋千对她的作用力为mg D.熙熙在最低点时的向心力最大 例5 (3)若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以_____[选填“r”“”或“()2”]为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为t1，则图线的斜率应为______。 从公式a＝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，这两种结论是否矛盾？为什么？ A.v1∶v2＝1∶1 B.v1∶v2＝∶1 C.a1∶a2＝2∶1 D.a1∶a2＝∶1 $$