魯科版必修二《向心力與向心加速度》教案

1、最新魯科版必修二向心力與向心加速度教案年 級：高一輔導科目： 物理課時數(shù)：3課題圓周運動向心力與向心加速度教學目的理解與掌握圓周運動的動力學的意義與應用教學內容復習與檢測:1.勻速圓周運動的基本概念和公式s 2 二r(1)線速度大小v = - =，方向沿圓周的切線方向，時刻變化； t T2 二(2)角速度0 =二，恒定不變量； t T(3)周期與頻率T =； f(4)線速度與角速度的關系為v =sr , v、8、T、 f的關系為v = 2工=8r = 2冗什。T所以在8、T、f中若一個量確定，其余兩個量也就確定了 ，而v還和r有關。訓練：1、如圖所示，地球繞中心地軸勻速轉動，八點為北半球地面上

2、一點，8點為赤道上一點，則A. A、B兩點的角速度相等B . A、B兩點的線速度相等C.若B =30。，則va ： vb = J3： 2 D ,以上答案都不對2、一個圓環(huán)，以豎直直徑AB為軸勻速轉動，如圖所示，則環(huán)上M N兩點的線速度的大小之比 vm : vn= ；角速度之比 3 M : 3N= ；周期之比 Tm : Tn=.3.機械表的時針與分針做圓周運動()A.分針角速度是時針角速度的12倍B.分針角速度是時針速度的60倍C.如果分針的長度是時針長度的1.5倍，則分針端點的線速度是時針端點線速度的18倍D.如果分針的長度是時針長度的1.5倍，則分針端點的線速度是時針端點線速度的1.5倍4.

3、正常的機械手表的時針與分針可視為勻速轉動，則時針與分針從第一次重合到第二次重合所經歷的時間為()A、 1h B 、11h/12 C 、13h/12 D 、12h/115、如圖為一皮帶傳動裝置，大輪與小輪固定在同一根軸上，小輪與另一中等大小的輪子間用皮帶相連，它們的半徑之比是1 ： 2： 3.A、B C分別為輪子邊沿上的三點 ，那么三點線速度之比va：vb：vc=;角速度之比3A ：3b ： 3 c=;轉動周期之比Ta： Tb ： Tc=6、如圖所示，直徑為d的紙質圓筒，以角速度 繞軸。高速運動，有一顆子彈沿直徑穿過圓筒，若子彈穿過圓筒時間小于半個周期，在筒上先、后留下 a、b兩個彈孔，已知a。

4、、bo間夾角為6弧度，則子彈速度為7、如圖所示，小千Q自空中自由下落從轉動的圓形紙筒穿過。如圖所示，紙筒繞水平軸勻速轉動，已知轉動角速度 3=5nrad/s ,半徑R=0.5 m g取10m/s2,若小球穿筒壁時能量損失 不計，撞擊時間也可不計，小球穿過后紙筒上只留下一個孔。試求小球下落小高度h是多少?2 / 10,速度大小不會改變，所以向心力的2 v二m r3 / 10向心力、向心加速度1 .向心力做勻速圓周運動的小球，受到的繩的拉力就是它的合力，這個拉力方向始終指向圓心 ，方向不斷變化，不改變速度的大小，只改變速度的方向。(1)概念：做勻速圓周運動的物體受到的始終指向圓心的合力，叫做向心力

5、。向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，不是一種新的性質的力。(2)向心力的作用效果：只改變運動物體的速度方向，不改變速度大小。向心力指向圓心，而物體運動的方向沿切線方向 ，物體在運動方向不受力 作用只是改變速度的方向，不改變速度的大小。2 .向心力的大小向心力的大小與物體質量 m圓周半徑和角速度都有關系。通過控制變量法、定量測數(shù)據(jù)等 ，可以得到勻速圓周運動所需的向心力大小為：根據(jù)線速度和角速度的關系 v=r可得，向心力大小跟線速度的關系為：F3 .向心加速度(1)加速度的方向做勻速圓周運動的物體，在向心'力 F的作用下必然要產生一個加速度 ，據(jù)牛頓運動定律得到，這個加速度的方向 與向心力的

6、方向相同，始終沿半徑指向圓心。做勻速圓周運動物體的沿半徑指向圓心的加速度，叫做向心加速度。(2)向心加速度的大小22根據(jù)向心力公式，結合牛頓運動定律 F=ma推導得到：a = e 或a=v_ = r47r T反映速度方向改變的快慢，方向與向心力相同；4.說明(1)向心力的實質就是做勻速圓周運動的物體受到的合外力。它中根據(jù)力的效果命名的，不是一種新的性質的力，在受力分析時不能重復考慮。(2)勻速圓周運動的實質是在大小不變方向時刻變化的變力作用下的變加速曲線運動。做勻速圓周運動物體，向心力的大小不變，方向總指向圓心，是一個大小不變方向時刻變化的變力。向心加速度也是 大小不變方向時刻變化的，不是一個

7、恒矢量。例1:如圖所示,A、B兩輪同繞軸O轉動,A和C兩輪用皮帶傳動,A、B、C三輪的半徑之比為 2 ： 3 ： 3,a、b、c為三AO輪邊緣上的點。求：三點的線速度之比；三點轉動的周期之比；三點的向心加速度之比。例2:如圖所示,長0.40m的細繩，一端拴一質量為 0.2kg的小球,在光滑水平面上繞繩的另一端做勻 運動的角速度為5.0rad/s,求繩對小球需施多大拉力？訓練：/1、卜列說法正確的是（）A.勻速圓周運動是一種勻速運動B .勻速圓周運動是一種勻變速運動C.勻速圓周運動是T-種變加速運動D .做圓周運動時,合力垂直于速度方向不改變線速度大小2、小球做勻速圓周運動，以下說法正確的是（）

8、A.向心加速度與半徑成反比，因為a=匕 B .向心加速度與半徑成正比，因為a= 32rrC.角速度與半徑成反比，因為3 = v D .角速度與轉速成正比，因為3 = 2nn r3、如圖所示，小物體A與圓盤保持相對靜止，跟著圓盤一起做勻速圓周運動，則A的受力情況是（）A.受重力、支持力B.受重力、支持力和指向圓心的摩擦力C.受重力、支持力、向心力、摩擦力D.以上均不正確4、如圖所示，細繩一端系著質量為 M= 0.6kg的物體，靜止在水平面上，另一端通過光滑小孔吊著質量: 物體，M與圓孔的距離為 0.2m. M和水平面的最大靜摩擦力為 2NI.現(xiàn)使此平面繞中心軸轉動.問角速月 圍內，m會處于靜止狀

9、態(tài)？（g 10m/s ）束圓周運動，若1 1為m= 0.3kg 的比3在什么范1圓周運動動力學的應用A、概念的理解1.關于圓周運動的說法正確的是：（）| m6 / 10,其速度方向就不與合外力方向垂直.,則關于小球加速度方向正確的是：. 一定不指向圓心；.不能確定是否指向圓心.U體進行受力分析，并指出什么力（或什么力在什么方向的分力 ）A.作勻速圓周運動的物體，所受合外力一定指向圓力B.作圓周運動的物體，其加速度可以不指向圓心；C.作圓周運動的物體，其向心加速度一定指向圓心;D.作圓周運動的物體，只要所受合外力不指向圓心2. 一個小球在豎直放置的光滑圓環(huán)的內槽里作圓周運動A. 一定指向圓心；B

10、C.只在最高點和最低點位置時指向圓心；D3 .物體 A在圖各種情況中均彳勻速圓周運動,試無提供向心力.07 / 103一B、繩子牽引下的水平面上的圓周運動1 .在光滑的水平面上，用長為l的細線拴一質量為m的小球，以角速度3做勻速圓周運動，下列說法中正確的是A. l、不變,m越大線越易被拉斷B. mco不變,1越小線越易被拉斷C. m 1不變，越大線越易被拉斷D. m不變,1減半且角速度加倍時，線的拉力不變2 .如圖所示，長為L的懸線固定在。點，在。點正下方L處有一釘子C,把懸線另一端的小球m拉到跟懸點在同一水平面上無初速度釋放，到懸點正下方時懸線碰到釘子,則小球的A.線速度突然增大B.角速度突

11、然增大C.向心加速度突然增大D.懸線拉力突然增大10 / 103 .如圖所示，長為L的細繩一端固定，另一端系一質量為m的小球.給小球一個合適的初速度，小球便可在水平面內做勻速圓周運動，這樣就構成了一個圓錐擺，設細繩與豎直方向的夾角為0.下列說法中正確的是A.小球受重力、繩的拉力和向心力作用B.小球只受重力和繩的拉力作用C.0越大，小球運動的速度越大D.0越大，小球運動的周期越大4 . 6.工廠的天車上鋼絲長 l = 4m,用它來吊運質量為 2t的工件.天車以2m/s的速度水平向前勻速行駛.當天車突然剎車，工件開始擺動時，鋼絲繩對工件的拉力大小為N. (g=10m/s2)5、如圖所示，已知繩長為

12、L=20cm,水平桿L' =0.1m,小球質量m=0.3kg,整個裝置可繞豎直軸轉動，問:(1)要使繩子與豎直方向成 45。角，試求該裝置必須以多大的角速度轉動才行?(2)此時繩子張力多大?6 .兩個質量分別是m和m的光滑小球套在光滑水平桿上，用長為L的細線連接，水平桿隨框架以角速度少做勻速轉動，兩球在桿上相對靜止，如圖所示，求兩球離轉動中心的距離 R和R及細線的拉力.7、如圖 所示是雙人花樣滑冰運動中男運動員拉著女運動員做圓錐擺運動的精彩場面.若女運動員伸直的身體與豎r,忽略女運動員受到的摩擦直方向的夾角為。，質量為m,轉動過程中女運動員的重心做勻速圓周運動的半徑為力.求：(1)當女

13、運動員對冰面的壓力為其重力的1/2時，男運動員的拉力大小及兩人轉動的周期;(2)當女運動員剛要離開冰面時，男運動員的拉力大小及兩人轉動的周期.答案2ccmge 2汽2COS2rmggtan 0(2) cos 02 汽rgtan 0C、轉盤：物體在轉盤上隨轉盤一起做勻速圓周運動，物體與轉盤間分無繩和有繩兩種情況。無繩時由靜摩擦力提供向心力；有繩要考慮臨界條件。1 .如圖所不，小物體A與圓盤保持相對靜止,跟著圓盤一起做勻速圓周運動，則A的受力情況是：（）A.受重力、支持力B.受重力、支持力和指向圓心的摩擦力C.受重力、支持力、向心力、摩擦力 D .以上均不正確2、汽車甲和汽車乙質量相等 ，以相等速

14、率沿同一水平彎道做勻速圓周運動，甲車在乙車的外側.兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙.以下說法正確的是（ ）A. Ff甲小于Ff乙B. Ff甲等于Ff乙C. Ff甲大于Ff乙D . Ff甲和Ff乙大小均與汽車速率無關3、在勻速轉動的水平圓盤上有一個物體，若物體相對轉盤保持靜止，則物體相對于轉盤的運動趨勢是：（）A.沒有相對運動趨勢B .沿切線方向0.2倍.如果汽車速率不變，而要在曲C.沿半徑指向圓心D .沿半徑背離圓心4、汽車以20m/s的速度行駛，汽車輪胎與地面之間的最大靜摩擦力是車重的率半徑為R的彎道上拐彎，則R的最小值為多少才能保證安全5、如圖所示，水平圓盤上放有質量為M的物

15、塊，當物塊到轉軸的距離為r時，連接物塊兒和轉軸的繩子剛好被拉直（繩子上張力為零）。物塊和轉盤間的最大靜摩擦力是其正壓力的（1）當轉盤的角速度 切=但 時，繩對物體的拉力 Ti;1 2r（2）當轉盤的角速度 佻=，退_時，繩對物體的拉力 T2?2 ' 2r6、一根長0.1m細線，一端系著質量是 0.18kg的小球，拉住線的另一端，使球在光滑的水平桌面上作勻速圓周運動。 當小球的轉速增加到原轉速3倍時，細線斷裂，這時測得線的拉力比原來大40N, （g取10m/s2）求：（1）線斷裂的瞬間，線的拉力F多大；（2）這時小球運動的線速度 v為多少；7、如圖所示，在光滑水平桌面 ABCD43央固定

16、有一邊長為 0. 4m光滑小方柱abcd。長為L=1m的細線，一端拴在a上，另一端拴住一個質量為m=0. 5kg的小球。小球的初始位置在ad連線上a的一側，把細線拉直，并給小球以Vo=2m/s的垂直于細線方向的水平速度使它作圓周運動。由于光滑小方柱abcd的存在，使線逐步纏在abcd上。若細線能承受的最大張力為7N (即繩所受的拉力大于或等于7N時繩立即斷開)，那么從開始運動到細線斷裂應經過多長時間？小球從桌面的哪一邊飛離桌面課后總結1 .什么是向心力、向心加速度?(1)做勻速圓周運動的物體受到的始終指向注意：向心力是根據(jù)力的作用效果命名的 方向，不改變速度大小。的合力,叫做向心力。，不是一種

17、新的性質的力。向心力的作用效果：只改變運動物體的速度(2)做勻速圓周運動物體的沿半徑指向 的加速度，叫做向心加速度。2 .向心加速度和向心力的大小怎樣計算?(1)、向心力口速度公式：a=(2)、向心力公式：F=3、解決圓周運動問題的步驟1) .確定研究對象；2) .確定圓心、半徑、向心加速度方向；3) .進行受力分析，將各力分解到沿半徑方向和垂直于半徑方向;4) .根據(jù)向心力公式，列牛頓第二定律方程求解?；疽?guī)律：徑向合外力提供向心力F合二F向課后訓練：1 .下列說法正確的是A.圖席卷速運早退一汽一神造蛟B.二 J.-C9緩簧空送.藜岳一神之如啜.退卷D.物體做圓周運動時其合力不改變線速度的大

18、小2 .下列關于向心力的論述中，正確的是：（A.物體做圓周運動后，過一段時間后就會受到向心力B.向心力與重力、彈力、摩擦力一樣是一種特定的力,它只有物體做圓周運動時才產生。C向心力可以是重力、彈力、摩擦力等力中的某一種力,也可以是這些力中某幾個力的合力。12 /10D.向心力既可能改變物體運動的方向，又可能改變物體運動的快慢3. 一個勻速圓周運動的物體,它的轉速如果增加到原來的4倍，軌道半徑變?yōu)樵瓉淼?/4,則向心加速度為:A.與原來的相同B.原來的4倍C.原來的8倍D.原來的16倍4 .關于質點做勻速圓周運動的下列說法中，正確的是（ A.由a=v2/r可知，a與r成反比B.由a= w2r可知，a與r成正比C.由v= 3 r可知，與r成反比 D.由=2n/T可知，與T成反比5 .如圖所示，在勻速轉動的圓筒內壁上緊靠著一個物體一起運動A.重力,彈力C.靜摩擦力.清動摩擦力6 .如圖所示的兩輪以皮帶傳動，沒有打滑，A、B、C三點的位置關系如圖，若ri>r2, OC=r2,則三點的向心加速度的關系為（）A. aA=aB=acB.ac>aA>aBC. ac<aA<aBD.ac=aB>aA7.汽車在半徑為R的水平彎道上轉彎，車輪與地面的摩擦系數(shù)為,那么汽車行駛的最大速率為8. 一個做勻速圓周運動的物體若其半徑不變，