2.2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（教科版必修2）

第二章　 2　匀速圆周运动的向心力和向心加速度 学习目标 1.理解向心力的概念及其表达式的含义. 2.知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用来进行计算. 3.知道向心加速度和线速度、角速度的关系，能够用向心加速度公式求解有关问题． 内容索引 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 Ⅰ自主预习梳理 Ⅰ 自主预习梳理 一、向心力 1.定义：物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向 ，这个指向 的合力就叫做向心力. 2.方向：始终沿 指向 . 3.作用效果：由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终 ，故向心力只改变线速度的 ，不改变其 . 圆心 圆心 半径 圆心 垂直 方向 大小 二、向心力的大小 1.实验探究 控制变量 探究内容 ω、r相同，改变m 探究向心力F与 的关系 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 2.结论：F＝ 或F＝ . m ω r mω2r 三、向心加速度 1.定义：做匀速圆周运动的物体，在 作用下产生的指向 的加速度. 2.大小：(1)a＝ ；(2)a＝ . 3.方向：沿半径方向指向 ，与线速度方向 ，且时刻在变化，因此匀速圆周运动是 (填“匀加速”或“变加速”)曲线运动. 向心力 圆心 ω2r 圆心 垂直 变加速 即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)匀速圆周运动的向心力是恒力.( ) (2)所有圆周运动的合力都等于向心力.( ) (3)向心力的作用是改变物体的速度，产生向心加速度.( ) (4)匀速圆周运动的加速度大小不变，故此运动是匀变速运动.( ) (5)根据a＝ 知加速度与半径r成反比.( ) × × √ × × 2.在长0.2 m的细绳的一端系一个质量为0.1 kg的小球，绳的另一端固定在光滑水平桌面上，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________，绳拉小球的力大小为________. 答案 解析 3 rad/s 1.8 m/s2 0.18 N 小球运动的向心加速度 绳的拉力提供向心力，故F＝ ＝0.18 N. Ⅱ 重点知识探究 一、向心力 (1)分析图1甲、乙、丙中小球、地球和“旋转秋千”(模型)做匀速圆周运动时的受力情况，合力的方向如何？合力的方向与线速度方向有什么关系？合力的作用效果是什么？ 答案 导学探究 图1 答案　甲图中小球受绳的拉力、水平地面的支持力和重力的作用，合力等于绳对小球的拉力； 乙图中地球受太阳的引力作用； 丙图中秋千受重力和拉力共同作用. 三图中合力的方向都沿半径指向圆心且与线速度的方向垂直，合力的作用效果是改变线速度的方向. 答案　变小；变大；手对质量大的球的拉力比对质量小的球的拉力大. (2)如图2所示，用手拉细绳使小球在光滑水平地面上做匀速圆周运动，在半径不变的的条件下，减小旋转的角速度，感觉手拉绳的力怎样变化？在角速度不变的条件下增大旋转半径，手拉绳的力怎样变化？在旋转半径、角速度相同的情况下，换用不同质量的球，手拉绳的力有什么不同？ 答案 图2 知识深化 1.向心力的特点： (1)方向：时刻在变化，始终指向圆心，与线速度的方向垂直. 在匀速圆周运动中，向心力大小不变，在非匀速圆周运动中，其大小随速率v的变化而变化. 2.向心力的作用效果：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小. 解析　当物体所受的外力的合力始终有一分力垂直于速度方向时，物体就将做圆周运动，该分力即为向心力，故先有向心力然后才使物体做圆周运动.因向心力始终垂直于速度方向，所以它不改变线速度的大小，只改变线速度的方向.匀速圆周运动所受合外力指向圆心，完全提供向心力.非匀速圆周运动中是合外力指向圆心的分力提供向心力. 例1　(多选)下列关于向心力的说法中正确的是 A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小 C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力 D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力 √ 答案 √ 解析 例2　如图3所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是 A.木块A受重力、支持力和向心力 B.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向 与木块运动方向相反 C.木块A受重