2.2 研究匀速圆周运动的规律（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（沪科版必修2）

第2章 2.2　研究匀速圆周运动的规律 学习目标　 1.知道向心加速度，掌握向心加速度的公式. 2.通过实例认识向心力及其方向，理解向心力的作用. 3.通过实验探究向心力的大小与哪些因素有关，掌握向心力的公式，能运用向心力的公式进行计算. 4.能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度. 内容索引 Ⅰ自主预习梳理 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 自主预习梳理 Ⅰ 一、向心加速度 1.定义：做匀速圆周运动的物体具有的沿 指向 的加速度. 2.大小：a＝ ＝ ＝ ＝4π2n2R＝ωv. 3.方向：与速度方向 ，沿 指向 . 4.作用 向心加速度的方向始终与速度方向 ，只改变速度的 ，不改变速度的 . 5.物理意义：描述线速度 的快慢. ω2R 半径 圆心 垂直 半径 圆心 垂直 方向 大小 方向变化 6.匀速圆周运动的性质 向心加速度的方向始终指向圆心，方向时刻改变，是一个变加速度，所以匀速圆周运动不是 运动，而是 运动. 二、向心力及其方向 1.定义：做圆周运动的物体，产生 的力. 2.方向：始终指向 ，总是与运动方向 . 3.作用效果：向心力只改变速度方向，不改变速度大小，因此向心力不做功. 4.来源：可能是 、 、 或是它们的 .做匀速圆周运动的物体，向心力就是物体受到的 ，做非匀速圆周运动的物体，向心力不是物体所受到的合外力. 匀变速 非匀变速 向心加速度 圆心 垂直 重力 弹力 摩擦力 合外力 合力 5.向心力大小实验验证： 控制变量 探究内容 m、R相同，改变ω 探究向心力F与 的关系 m、ω相同，改变R 探究向心力F与 的关系 ω、R相同，改变m 探究向心力F与 的关系 6.公式：F＝ 或F＝ . mRω2 ω R m 1.判断下列说法的正误. (1)向心加速度方向时刻指向圆心，方向不变.( ) (2)匀速圆周运动的向心加速度大小是不变的.( ) (3)匀速圆周运动的线速度大小不变，加速度为零.( ) (4)匀速圆周运动的向心力是恒力.( ) (5)物体由于做匀速圆周运动而产生了一个向心力.( ) (6)做匀速圆周运动的物体所受的合外力提供了向心力.( ) × √ × 即学即用 × × √ 2.在长0.2 m的细绳的一端系一小球，质量为0.5 kg，绳的另一端固定在水平桌面上，使小球以0.6 m/s的速度在桌面上做匀速圆周运动，则小球运动的角速度为______，向心加速度为_______，所需要的向心力为_____. 3 rad/s 1.8 m/s2 0.9 N 答案 解析 重点知识探究 Ⅱ 一、对向心加速度的理解 如图1甲所示，表示地球绕太阳做匀速圆周运动(近似的)；如图乙所示，表示光滑桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动. (1)在匀速圆周运动过程中，地球、小球的运动状态发生变化吗？若变化，变化的原因是什么？ 导学探究 答案　地球和小球的速度方向不断发生变化，所以运动状态发生变化.运动状态发生变化的原因是受到力的作用. 答案 图1 (2)地球受到的力沿什么方向？小球受到几个力的作用，合力沿什么方向？ 答案　地球受到太阳的引力作用，方向沿半径指向圆心.小球受到重力、支持力、线的拉力作用，合力等于线的拉力，方向沿半径指向圆心. 答案　物体的加速度跟它所受合力方向一致，所以地球和小球的加速度都是时刻沿半径指向圆心，即加速度方向是变化的.匀速圆周运动是一种变加速曲线运动. (3)地球和小球的加速度方向变化吗？匀速圆周运动是一种什么性质的运动呢？ 答案 1.向心加速度的方向：总指向圆心，方向时刻改变. 2.向心加速度的作用：向心加速度的方向总是与速度方向垂直，故向心加速度的作用只改变速度的方向，对速度的大小无影响. 3.圆周运动的性质：不论向心加速度a的大小是否变化，其方向时刻改变，所以圆周运动的加速度时刻发生变化，圆周运动是变加速曲线运动. 知识深化 4.向心加速度的大小 (1)当匀速圆周运动的半径一定时，向心加速度的大小与角速度的平方成正比，也与线速度的平方成正比，随转速的增加或周期的减小而增大. (2)当角速度一定时，向心加速度与运动半径成正比. (3)当线速度一定时，