高一物理必修二第二章第2节------(匀速圆周运动的向心力和向心加速度)

课标定位1、理解向心力的概念、方向、作用及来源；2、掌握实验探究向心力大小的方法；3、理解向心加速度的概念、大小和方向；4、能熟练应用向心力和向心加速度公式：进行相关计算。F＝mrω2=mv2/ra＝rω2=v2/r阅读教材p25-p28，思考并回答：(1)什么是向心力?(2)怎样理解向心力?（方向、作用、来源）(3)怎样探究向心力的大小与质量（m）、角速度(w)和半径(r)之间的关系?他们之间有什么关系?(4)什么是向心加速度?其大小和方向怎样确定?什么是向心力?活动感受向心力1、绳对小钢球的拉力方向？4、突然松手，物体还能维持圆周运动吗？3、增大旋转的半径，拉力大小怎样变化？2、减小旋转的速度，拉力大小怎样变化？5、换一个质量较大的铁球，拉力怎样变化？小钢球在桌面上受力分析：O结论：F支与G相抵消，所以合力为绳子的拉力FF支GFvvvoFFF小钢球在桌面上合力与速度分析：结论：小球做匀速圆周运动时，合外力方向始终指向圆心，与速度V的方向垂直,只改变速度的方向，不改变速度的大小。讨论交流（书P25）观察图2-2-2中的图片，思考：1、月球、“旋转秋千”做匀速圆周运动时，它们会受到沿圆周切线方向的力的作用吗？2、月球、“旋转秋千”做匀速圆周运动时，它们的合力是否改变速度的大小？其方向与线速度方向有什么关系？物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫做向心力。与速度方向垂直，始终指向圆心（方向不断变化）所以向心力是变力。1、定义：2、方向：1、向心力理解注意：①向心力是按作用效果来命名的力；其作用效果是：只改变速度方向，不改变速度大小，维持物体做匀速圆周运动。向心力可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供；可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供。它不是除重力\弹力\摩擦力外又增加了的另一个力。向心力的来源：受力分析时不要把向心力当作一个独立的力。汽车在倾斜路面上转弯【常见匀速圆周运动向心力的来源分析】汽车在水平路面上转弯GFfFN筒壁的支持力①物块随圆筒一起做匀速圆周运动；②吊在细绳上的小球在水平面内做匀速圆周运动；TGF合TGT1T2OO③玻璃球沿碗（透明）的内壁在水平面内运动；（不计摩擦）④使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。GFNf静(b)思考：是不是所有的圆周运动的合外力都是向心力，都指向圆心呢？匀速圆周运动的向心力就是物体受到的合外力；非匀速圆周运动的向心力不是物体受到的合外力,而是半径方向的合力所提供。FG譬如：让细绳拴着小球在竖直平面做圆周运动。向心力的大小与哪些因素有关？阅读教材P26：实验探究10标尺9弹簧测力套筒8横臂12挡板1手柄2变速塔轮3变速塔轮4长槽5短槽6小球7小球11传动皮带实验仪器小球静止GFN原理分析：G匀速圆周运动FNF´F实验方法——控制变量法1、F与m的关系保持r、ω一定保持r、m一定2、F与r的关系保持m、ω一定3、F与ω的关系M越大，F越大r越大，F越大ω越大，F越大实验结论：精确的实验表明：物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。即：rmF2rvmF2向心力的大小：或①、当r、ω一定时，向心力与质量成正比③、当m、ω一定时，向心力与半径成正比讨论与交流P27：为什么在向心力大小的两个表达式中，一个式子中向心力的大小与半径成正比，而另一个式子中向心力的大小与半径成反比？它们相互矛盾吗？rmF2rvmF2或理解公式：2②、当m、r一定时，向心力与成正比（1）由牛顿第二定律我们知道，力决定加速度，那么向心加速度由谁产生？方向如何？（2）加速度是描述速度变化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量。向心加速度由向心力产生，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，阅读思考：什么是向心加速度？如何计算?2、向心加速度rvmrmFF22合向maF合rvara22或（1）定义：得：(3)大小：根据牛顿第二定律：做匀速圆周运动的物体，由向心力产生的加速度。由向心力公式：(2)方向：始终指向圆心(时刻变化）(4)物理意义：描述做圆周运动的物体线速度方向改变的快慢说明：和也适用于变速圆周运动(瞬时值)rvmrmF22rvra22向心力向心加速度变型式：F＝mrω2=mv2/r=4π2mr/T2=4π2mrf2=mwva＝rω2=v2/r=4π2r/T2=4π2rf2=wv巩固练习★针对训练1：下列关于做匀速圆周运动的物体的向心力的说法中，正确的是()A．物体由于做匀速圆周运动产生了一个向心力B．物体所受的合力提供向心力C．向心力的方向始终指向圆心，所以它的方向保持不变D．向心力是一个恒力B★针对训练2：关于向心加速度，下列说法正确的是()A．它描述的是线速度大小变化的快慢B．它描述的是线速度方向变化的快慢C．它描述的是向心力变化的快慢D．它描述的是转速的快慢B★针对训练3：关于做匀速圆周运动的物体，以下说法中正确的是()A．由，得向心加速度与半径成反比B．匀速圆周运动是一种匀变速曲线运动C．匀速圆周运动是一种变加速运动D．向心力垂直于速度方向，不改变线速度的大小rva2CD★针对训练4：线的一端系一个重物，手执线的另一端，使重物在光滑水平桌面上做匀速圆周运动。当转速（角速度）相同时，线长易断，还是线短易断？为什么？如果重物运动时系线被桌上的一个钉子挡住，随后重物以不变的速率在系线的牵引下绕钉子做圆周运动。系线碰钉子时，是钉子离重物越远线易断，还是离重物越近线易断？为什么？★针对训练5：如图所示为一皮带传动装置，若在传动过程中皮带不打滑，则()．A．a点与b点的线速度大小相等B．a点与c点的角速度相等C．a点与d点的向心加速度大小相等D．a、b、c、d四点，加速度最小的是b点CD小结一、向心力：⑴大小：⑵方向：沿半径指向圆心，是变力。⑶特点：F与V始终垂直,方向不断变化。⑷来源：重力、弹力、摩擦力或某个力的分力，或几个力的在半径方向的合力所提供。或：F=mv2rF=mω2r二、向心加速度:⑴大小:a=ω2r或a=V2/r⑵方向:沿半径指向圆心，方向不断变化，是变加速运动。⑶物理意义:表示速度方向变化快慢的物理量