高一物理必修二第二章第2節(jié)(勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和向心加速度)

1、1、理解向心力的概念、方向、作用及來源、理解向心力的概念、方向、作用及來源； 2、掌握實(shí)驗(yàn)探究向心力大小的方法、掌握實(shí)驗(yàn)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、理解向心加速度的概念、大小和方向；4、能熟練應(yīng)用、能熟練應(yīng)用向心力和向心加速度公式：向心力和向心加速度公式： 進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 Fmr2=mv2/rar2=v2/r(1)什么是向心力什么是向心力 ? (2)怎樣怎樣理解向心力理解向心力 ? （方向、作用、來源方向、作用、來源）(3)怎樣探究向心力的大小與質(zhì)量（怎樣探究向心力的大小與質(zhì)量（m）、角速）、角速 度度(w)和半徑和半徑(r)之間的關(guān)系之間的關(guān)系

2、 ? 他們之間有什他們之間有什 么關(guān)系么關(guān)系 ? (4)什么是向心加速度什么是向心加速度 ? 其大小和方向怎樣確定其大小和方向怎樣確定 ?什么是向心力什么是向心力 ? 活動(dòng)活動(dòng)感受向心力感受向心力1、繩對小鋼球的拉力方向？、繩對小鋼球的拉力方向？4、突然松手，物體還能維持圓周運(yùn)動(dòng)嗎？、突然松手，物體還能維持圓周運(yùn)動(dòng)嗎？3、增大旋轉(zhuǎn)的半徑，拉力大小怎樣變化？、增大旋轉(zhuǎn)的半徑，拉力大小怎樣變化？2、減小旋轉(zhuǎn)的速度，拉力大小怎樣變化？、減小旋轉(zhuǎn)的速度，拉力大小怎樣變化？5、換一個(gè)質(zhì)量較大的鐵球，拉力怎樣變化？、換一個(gè)質(zhì)量較大的鐵球，拉力怎樣變化？小鋼球在桌面上小鋼球在桌面上受力分析：受力分析： O

3、結(jié)論：結(jié)論： F F支支與與G G相抵消，所以合力為繩子的拉力相抵消，所以合力為繩子的拉力F FF支支GFvvvoFFF小鋼球在桌面上小鋼球在桌面上合力與速度分析：合力與速度分析： 結(jié)論：結(jié)論：小球做勻速圓周運(yùn)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)時(shí)，合外力方向合外力方向始終指始終指向圓心，與速度向圓心，與速度V V的方向的方向垂直垂直,只改變速度的方向，只改變速度的方向，不改變速度的大小。不改變速度的大小。討論交流討論交流（書（書P25）觀察圖觀察圖2-2-2中的圖片，思考：中的圖片，思考：1、月球、月球、“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”做勻做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們會(huì)受到沿速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們會(huì)受到沿圓周切線方向的力的作

4、用嗎？圓周切線方向的力的作用嗎？2、月球、月球、“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”做勻做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的合力是速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的合力是否改變速度的大??？其方向與否改變速度的大?。科浞较蚺c線速度方向有什么關(guān)系？線速度方向有什么關(guān)系？ 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力方向物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受合力方向始始終指向圓心終指向圓心，這個(gè)指，這個(gè)指向向圓圓心心的合的合力力就叫做就叫做向心力向心力。 與速度方向與速度方向垂直垂直，始終，始終指向圓心指向圓心（方向（方向不斷變化）不斷變化）所以向心力是所以向心力是變力變力。1、定義：、定義：2、方向：、方向：1、向心力向心力理解注意：理解注意：向心力是按作用效果來命名

5、的力；向心力是按作用效果來命名的力； 其作用效果是：其作用效果是： 只只改變速度方向改變速度方向，不改變速，不改變速度大小，維持物體做勻速圓度大小，維持物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。周運(yùn)動(dòng)。 向心力可以由彈力提供，也向心力可以由彈力提供，也可以由其他性質(zhì)的力提供；可以由一個(gè)力提供，可以由其他性質(zhì)的力提供；可以由一個(gè)力提供，也可以由幾個(gè)力的合力提供。也可以由幾個(gè)力的合力提供。向心力的來源：向心力的來源：受力分析時(shí)受力分析時(shí)不要不要把向心力當(dāng)作一個(gè)把向心力當(dāng)作一個(gè)獨(dú)立的力獨(dú)立的力。【常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源分析】【常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源分析】GFfFN筒壁的支持力筒壁的支持力 物塊隨圓筒一起做勻速

6、圓周運(yùn)動(dòng)；物塊隨圓筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；吊在細(xì)繩上的小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；吊在細(xì)繩上的小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)； TGF合TGT1T2OO玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)； （不計(jì)摩擦）（不計(jì)摩擦）使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻使轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)上的物體也隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒有相對滑動(dòng)。速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒有相對滑動(dòng)。GFNf靜靜( b )思考：是不是所有的圓周運(yùn)動(dòng)的合思考：是不是所有的圓周運(yùn)動(dòng)的合外力都是向心力，都指向圓心呢？外力都是向心力，都指向圓心呢？ 勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是物體受到的合

7、外的向心力就是物體受到的合外力；力；非勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力不是物體受到的合的向心力不是物體受到的合外力外力,而是而是半徑方向的合力半徑方向的合力所提供。所提供。FG譬如：讓譬如：讓細(xì)繩拴著細(xì)繩拴著小球在豎小球在豎直平面做直平面做圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)。向心力的大小與哪些因素有關(guān)？向心力的大小與哪些因素有關(guān)？閱讀教材閱讀教材P26：實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究10 標(biāo)尺標(biāo)尺9 彈簧測力套筒彈簧測力套筒8 橫臂橫臂12 擋板擋板1 手柄手柄2 變速塔輪變速塔輪3 變速塔輪變速塔輪4 長槽長槽5 短槽短槽6 小球小球7 小球小球11傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)皮帶實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器小小球球靜靜止止GFN原理分析：原理分

8、析：G勻勻速速圓圓周周運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)FNF F實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法控制變量法控制變量法1 1、F F與與m m的關(guān)系的關(guān)系保持保持r r、一定一定保持保持r r、m m一一定定2 2、F F與與r r的關(guān)系的關(guān)系保持保持m m、一定一定3 3、F F與與的關(guān)系的關(guān)系M M越大，越大，F(xiàn) F越大越大r r越大，越大，F(xiàn) F越大越大越大，越大，F(xiàn) F越大越大實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 精確的實(shí)驗(yàn)表明：物體做圓周運(yùn)動(dòng)需精確的實(shí)驗(yàn)表明：物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體的要的向心力與物體的質(zhì)量成正比質(zhì)量成正比，與，與半徑半徑成正比成正比，與，與角速度的二次方成正比角速度的二次方成正比。即：。即：rmF2rvmF2向心力

9、的大?。合蛐牧Φ拇笮。夯蚧颉?dāng)、當(dāng)r、一定時(shí)，向心力與質(zhì)量成正比一定時(shí)，向心力與質(zhì)量成正比、當(dāng)、當(dāng)m、一定時(shí)，向心力與半徑成正比一定時(shí)，向心力與半徑成正比討論與交流討論與交流P27： 為什么在向心力大小的兩個(gè)表達(dá)式中，為什么在向心力大小的兩個(gè)表達(dá)式中，一個(gè)式子中向心力的大小與半徑成正比，而一個(gè)式子中向心力的大小與半徑成正比，而另一個(gè)式子中向心力的大小與半徑成反比？另一個(gè)式子中向心力的大小與半徑成反比？它們相互矛盾嗎？它們相互矛盾嗎？rmF2rvmF2或或理解公式：理解公式：2、當(dāng)、當(dāng)m、r一定時(shí)，向心力與一定時(shí)，向心力與 成正比成正比（1）由牛頓第二定律我們知道，力決定加速度，）由牛頓第二定律

10、我們知道，力決定加速度，那么向心加速度由誰產(chǎn)生？方向如何？那么向心加速度由誰產(chǎn)生？方向如何？（2）加速度是描述速度變化快慢的物理量，）加速度是描述速度變化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？那么向心加速度是描述什么的物理量？向心加速度是描述向心加速度是描述速度方向變化快慢的物理量速度方向變化快慢的物理量。向心加速度由向心力產(chǎn)生，據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到：向心加速度由向心力產(chǎn)生，據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律得到：這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同，這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同，閱讀思考：閱讀思考：什么是向心加速度？如何計(jì)算什么是向心加速度？如何計(jì)算 ? ?2、向心加速度向心加速度rvmrmFF22

11、合向maF合rvara22或（1 1）定義：）定義：得：得：(3)(3)大?。捍笮。焊鶕?jù)牛頓第二定律：根據(jù)牛頓第二定律：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由向心力產(chǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由向心力產(chǎn)生的加速度。生的加速度。由向心力公式：由向心力公式：(2)(2)方向：方向：始終指向圓心始終指向圓心( (時(shí)刻變化）時(shí)刻變化）(4)(4)物理意義：物理意義： 描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度方描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度方向改變的快慢向改變的快慢說明：說明： 和和 也適用于也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)( (瞬時(shí)值瞬時(shí)值) ) rvmrmF22rvra22向心力向心加速度變型式：向心力向心加速度變型式：Fmr2=mv

12、2/r =42mr/T2=42mrf2=mwvar2=v2/r =42r/T2=42rf2=wv鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練1：下列關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體：下列關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力的說法中，正確的是的向心力的說法中，正確的是( )A物體由于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一個(gè)向心力物體由于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一個(gè)向心力B物體所受的合力提供向心力物體所受的合力提供向心力C向心力的方向始終指向圓心，所以它的方向向心力的方向始終指向圓心，所以它的方向 保持不變保持不變D向心力是一個(gè)恒力向心力是一個(gè)恒力B針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練2 2：關(guān)于向心加速度，下列說法正確：關(guān)于向心加速度，下列說法正確的是的是(

13、 )( )A A它描述的是線速度大小變化的快慢它描述的是線速度大小變化的快慢B B它描述的是線速度方向變化的快慢它描述的是線速度方向變化的快慢C C它描述的是向心力變化的快慢它描述的是向心力變化的快慢D D它描述的是轉(zhuǎn)速的快慢它描述的是轉(zhuǎn)速的快慢B針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練3 3：關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，以下：關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，以下說法中正確的是說法中正確的是( )( )A A由由 ，得向心加速度與半徑成反比，得向心加速度與半徑成反比B B勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻變速曲線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C C勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)D D向心力垂直于速度方向，不

14、改變線速度的大小向心力垂直于速度方向，不改變線速度的大小rva2CD針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練4 4：線的一端系一個(gè)重物，手執(zhí)線的：線的一端系一個(gè)重物，手執(zhí)線的另一端，使重物在光滑水平桌面上做勻速圓周另一端，使重物在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速（角速度）相同時(shí)，線長易斷，當(dāng)轉(zhuǎn)速（角速度）相同時(shí)，線長易斷，還是線短易斷？為什么？還是線短易斷？為什么？如果重物運(yùn)動(dòng)時(shí)系線如果重物運(yùn)動(dòng)時(shí)系線被桌上的一個(gè)釘子擋住，隨后重物以不變的速被桌上的一個(gè)釘子擋住，隨后重物以不變的速率在系線的牽引下繞釘子做圓周運(yùn)動(dòng)。系線碰率在系線的牽引下繞釘子做圓周運(yùn)動(dòng)。系線碰釘子時(shí)，釘子時(shí)，是釘子離重物越遠(yuǎn)線易斷，還是離重是

15、釘子離重物越遠(yuǎn)線易斷，還是離重物越近線易斷？為什么？物越近線易斷？為什么？針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練5 5：如：如 圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，若在傳動(dòng)過程中皮帶不打滑，則若在傳動(dòng)過程中皮帶不打滑，則 ( () )A Aa a點(diǎn)與點(diǎn)與b b點(diǎn)的線速度大小相等點(diǎn)的線速度大小相等B Ba a點(diǎn)與點(diǎn)與c c點(diǎn)的角速度相等點(diǎn)的角速度相等C Ca a點(diǎn)與點(diǎn)與d d點(diǎn)的向心加速度大小相等點(diǎn)的向心加速度大小相等D Da a、b b、c c、d d四點(diǎn)，加速度最小的是四點(diǎn)，加速度最小的是b b點(diǎn)點(diǎn)CD小結(jié)小結(jié)一、一、 向心力：向心力： 大?。捍笮。?方向：方向： 沿半徑指向圓心，是變力。沿半徑指向圓心，是變力。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： F 與與V 始終垂直始終垂直, 方向不斷變化。方向不斷變化。 來源：來源： 重力、彈力、摩擦