《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 6 向心力課件 新人教版必修2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 6 向心力課件 新人教版必修2.ppt（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、6 向心力,,1．了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果來(lái)命名的． 2．體驗(yàn)向心力的存在，掌握向心力表達(dá)式，會(huì)分析向心力來(lái)源并計(jì)算簡(jiǎn)單情景中的向心力． 3．從牛頓第二定律角度理解向心力表達(dá)式，初步了解“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”的原理，會(huì)測(cè)量分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論．,教學(xué)目標(biāo),,,【重點(diǎn)】 (1)理解向心力的概念和公式的建立． (2)理解向心力的公式，并能用來(lái)進(jìn)行計(jì)算． (3)理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大?。?【難點(diǎn)】 (1)向心力的來(lái)源． (2)理解向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小．,重點(diǎn)難點(diǎn),,,首先思路要清晰，先從身邊的事例出發(fā)，讓學(xué)生體驗(yàn)到做圓周

2、運(yùn)動(dòng)的物體需要有一個(gè)指向圓心的力，從而引出向心力的概念．再根據(jù)牛頓第二定律，就可以得到做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力方向和大小，即向心力的大小和方向．接著，為了讓學(xué)生對(duì)向心力有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)了“實(shí)驗(yàn)”用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式．這個(gè)實(shí)驗(yàn)除了要驗(yàn)證向心力表達(dá)式之外，另外一個(gè)目的就是可以讓學(xué)生體驗(yàn)到“向心力不是一個(gè)新的力，而是一個(gè)效果力”，也即讓學(xué)生初步學(xué)會(huì)分析向心力的來(lái)源.,教學(xué)建議,,,【導(dǎo)入一】 師：同學(xué)們，在上節(jié)課的學(xué)習(xí)中，我們單純從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度進(jìn)行了研究，得到的結(jié)論是：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a＝v2/R或a＝ω2R或a＝ωv，方向總是與速度方向垂直，始終指

3、向圓心．于是我們把勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度又稱作向心加速度． 師：今天我們將結(jié)合物體受力從動(dòng)力學(xué)角度用公式a＝F/m來(lái)研究向心加速度．,新課導(dǎo)入,,,師：現(xiàn)在我們已知知道了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度的特點(diǎn)，有哪位同學(xué)能告訴我：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的合外力有什么特點(diǎn)？ 生：合外力都指向圓心 師：這就是我們今天所有研究的向心力． 【導(dǎo)入二】 前面兩節(jié)課，我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，知道了如何描述圓周運(yùn)動(dòng)．知道了什么是向心加速度和向心加速度的計(jì)算公式，這節(jié)課我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征．,新課導(dǎo)入,,,觀察幾幅圖片，并做水流星實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自己體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中力的變化，考慮一下為什么做圓周運(yùn)動(dòng)

4、的物體沒(méi)有沿著直線飛出去而是沿著一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)． 大家也可以自己動(dòng)手制作一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)(事先給學(xué)生發(fā)了個(gè)帶細(xì)繩的小球),新課導(dǎo)入,,,實(shí)驗(yàn)可以看出物體之所以沒(méi)有沿直線飛出去是因?yàn)橛欣K子在拉著物體，而第一幅圖太陽(yáng)系各個(gè)行星繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)是由于太陽(yáng)和行星之間有引力作用，是太陽(yáng)和行星之間的引力使各個(gè)行星繞太陽(yáng)在做圓周運(yùn)動(dòng)．如果沒(méi)有繩子的拉力和太陽(yáng)與行星之間的引力，那么這些物體就不可能做圓周運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體都會(huì)受到一個(gè)力，這個(gè)力拉著物體使物體沿著圓形軌道在運(yùn)動(dòng)，我們把這個(gè)力叫作向心力． 對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力又有哪些特點(diǎn)呢？這就是我們本節(jié)要解決的問(wèn)題.,新課導(dǎo)入,,1．定義：做勻速

5、圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度，是由于它受到了指向________的合力，這個(gè)合力叫作向心力． 2．方向：始終指向________． 3．公式：Fn＝_________＝________．,向心力,,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)一,圓心,圓心,,mω2r,1．變速圓周運(yùn)動(dòng) 做變速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力一般不等于向心力，合外力一般產(chǎn)生兩個(gè)方面的效果： (1)合外力F有方向跟圓周相切的分力Fτ，此分力產(chǎn)生________加速度aτ，描述__________變化的快慢． (2)合外力F指向圓心的分力Fn叫向心力，此分力產(chǎn)生向心加速度an，向心加速度只改變速度的________，描述____________變化

6、的快慢．,變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng),,知識(shí)必備,知識(shí)點(diǎn)二,切向,速度大小,,方向,速度方向,2．一般的曲線運(yùn)動(dòng) 對(duì)于一般曲線運(yùn)動(dòng)，可以把曲線分割成許多極短的小段，每一小段可看作一小段________．圓弧彎曲程度不同，表明它們具有不同的________．這樣，質(zhì)點(diǎn)沿一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理．,,知識(shí)必備,圓弧,半徑,,[想一想] 在圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力一定指向圓心嗎？合外力一定指向圓心嗎？ [要點(diǎn)總結(jié)] 對(duì)向心力的理解要注意以下兩點(diǎn)： 1．向心力的作用效果是只改變____________，不改變______________．它不是具有特定性質(zhì)的某種力，任何性質(zhì)的力都

7、可以作為向心力． 2．向心力的方向指向________，與線速度方向________，方向時(shí)刻在________，故向心力為_(kāi)_______．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),對(duì)向心力的理解,考點(diǎn)一,,,速度方向,速度大小,圓心,垂直,改變,變力,例1 (多選)關(guān)于物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力，以下說(shuō)法中正確的是( ) A．物體可能不受其他力的作用，但一定受到向心力的作用 B．物體可能受到了很多個(gè)力的作用，這些力的合力提供向心力 C．向心力的方向一直在變化 D．向心力的大小一直在變化,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,[答案] BC,[解析] 向心力是根據(jù)力的效果來(lái)命名的力，在具體的勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，它可能就是某個(gè)力，也可能是幾個(gè)

8、力的合力，還可能是某個(gè)力的分力，總之它不是物體單獨(dú)受到的力，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；向心力的方向始終沿半徑指向圓心，這也意味著其方向在不斷地發(fā)生變化，所以選項(xiàng)C正確；在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力的大小為定值，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,[點(diǎn)評(píng)] 所謂向心力，從方向上來(lái)說(shuō)是沿半徑指向圓心的力．在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度大小不變而方向在不斷變化，向心力的效果就是產(chǎn)生向心加速度用以改變速度的方向，從這個(gè)意義上我們可以理解向心力是根據(jù)效果來(lái)命名的力．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),向心力的分析和計(jì)算,考點(diǎn)二,,,[想一想] 用細(xì)繩拴著一個(gè)物體，人用手握著細(xì)繩的另一端使其在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，物體運(yùn)動(dòng)得越快，則感覺(jué)繩子對(duì)

9、手的拉力越大，這是為什么？ [要點(diǎn)總結(jié)] 1．在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力一定是________；在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，沿半徑方向的合外力提供________． 2．向心力是按______________命名的，充當(dāng)向心力的力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是____________或_____________．應(yīng)明確各種情況下向心力的來(lái)源．,向心力,向心力,力的作用效果,各力的合力,某力的分力,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,例2 如圖5－6－1所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐形筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓

10、周運(yùn)動(dòng)，則以下說(shuō)法中正確的是( ) A．A球的線速度一定小于B球的線速度 B．A球的角速度一定小于B球的角速度 C．A球的運(yùn)動(dòng)周期一定小于B球的運(yùn)動(dòng)周期 D．A球?qū)ν脖诘膲毫σ欢ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫?,,圖5－6－1,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,[答案]B,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,例3 (多選)如圖5－6－2所示，一個(gè)半徑為r的水平圓盤上放著兩個(gè)木塊，木塊M放在圓盤的邊緣處，木塊N放在離圓心1/3r處，木塊M和N的質(zhì)量之比為1∶3，且與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，它們都隨著圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列說(shuō)法中正確的是( ) A．M、N兩木塊的角速度相等 B．M所受的摩擦力與N所受的摩擦力大小相等 C．M的向心加速度是N

11、的向心加速度的3倍 D．若圓盤運(yùn)動(dòng)加快，則N相對(duì)于圓盤先發(fā)生運(yùn)動(dòng),,,,圖5－6－2,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,[答案] ABC,[解析] M、N兩木塊與圓盤一起運(yùn)動(dòng)，角速度相等，故選項(xiàng)A正確；向心力由摩擦力提供，故摩擦力f＝mω2r，M運(yùn)動(dòng)的半徑是N的3倍，N的質(zhì)量是M的3倍，可知， M所受摩擦力與N所受的摩擦力大小相等，故選項(xiàng)B正確；向心加速度an＝ω2r，兩者角速度相同，M運(yùn)動(dòng)的半徑是N的3倍，故M的向心加速度是N的3倍，故選項(xiàng)C正確；M和N所受的靜摩擦力提供向心力，兩者大小相等，因N的質(zhì)量大，故N的最大靜摩擦力大，隨著圓盤運(yùn)動(dòng)的加快，M相對(duì)于圓盤先發(fā)生運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,學(xué)習(xí)互動(dòng),

12、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng),考點(diǎn)三,,,大小,方向,速度的大小,速度的方向,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,例4 (多選)質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線懸掛在O點(diǎn)，在O點(diǎn)的正下方處有一釘子P，把細(xì)線沿水平方向拉直，如圖5－6－3所示，無(wú)初速度地釋放小球，當(dāng)細(xì)線碰到釘子的瞬間(瞬時(shí)速度不變)，設(shè)細(xì)線沒(méi)有斷裂，則下列說(shuō)法正確的是( ) A．小球的角速度突然增大 B．小球的角速度突然減小 C．小球的向心加速度突然增大 D．小球?qū)揖€的拉力保持不變,,,,[答案] AC,,圖5－6－3,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,,,,,,學(xué)習(xí)互動(dòng),,,,備用習(xí)題,,,1．下列說(shuō)法正確的是( ) A．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體處于平衡狀態(tài) B．

13、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力是恒力 C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的速度恒定 D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度大小恒定,,[答案] D,[解析]物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度總是指向圓心，有加速度，A錯(cuò)誤；向心加速度、向心力大小不變，方向始終指向圓心，合外力提供向心力，方向不斷變化，B錯(cuò)誤，D正確；速度方向沿切線方向，即速度方向不斷變化，C錯(cuò)誤．,備用習(xí)題,,2．如圖所示，用細(xì)線吊著一個(gè)小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．關(guān)于小球的受力情況，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．受重力、繩子的拉力、向心力 B．受重力、繩子的拉力 C．只受重力 D．以上說(shuō)法均不正確,,[答案] B,[解析]小球只受重力

14、和繩子的拉力，其合力即為向心力．,備用習(xí)題,,3．如圖甲所示是研究小球在斜面上平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，每次將小球從四分之一圓弧形軌道同一位置由靜止釋放，并在圓弧形軌道最低點(diǎn)水平部分處裝有壓力傳感器，測(cè)出小球?qū)壍赖膲毫Υ笮镕，已知斜面與水平 地面之間的夾角θ＝45，獲得不 同的射程x，最后作出了如圖乙 所示的F－x圖像，g取10 m/s2， 則由圖像可知圓弧軌道半徑R為( ) A．0.125 m B．0.25 mC．0.50 m D．1.0 m,,[答案] B,備用習(xí)題,,,備用習(xí)題,,備用習(xí)題,,,[答案] C,備用習(xí)題,,5．如圖所示，把一個(gè)小球放在玻璃漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光滑的漏

15、斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球的向心力是由________提供的，更加用力地晃動(dòng)漏斗，使小球運(yùn)動(dòng)到更高的水平面上，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑________，線速度________，角速度 ________，向心力大小________(選填 “變大”“不變”或者“變小”)．,,[答案] 重力與彈力的合力 變大 變大 變小 不變,備用習(xí)題,,,,自我檢測(cè),,,1．(對(duì)向心力的理解)下列關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的敘述中正確的是( ) A．物體做曲線運(yùn)動(dòng)，其加速度方向一定是變化的 B．物體做圓周運(yùn)動(dòng)，所受的合力一定指向圓心 C．物體所受合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，該物體一定做直線運(yùn)動(dòng) D．物體運(yùn)動(dòng)的速率在增

16、加，所受合力方向一定與運(yùn)動(dòng)方向相同,,[答案] C,[解析]當(dāng)物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度方向也可能是不變的，例如平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；只有當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受的合力才指向圓心，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物體所受合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，該物體一定做減速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；物體運(yùn)動(dòng)的速率在增加，所受合力方向不一定與運(yùn)動(dòng)方向相同，例如做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．,,自我檢測(cè),,,2．(對(duì)向心力的理解)(多選)如圖5－6－4所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的向心力是( ) A．繩的拉力 B．重力和繩的拉力的合力 C．重力和繩的拉力

17、的合力 沿繩方向的分力 D．繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力,,[答案] CD,[解析]小球在擺動(dòng)過(guò)程中受重力和細(xì)繩的拉力，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球的向心力是由繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力提供，也等于小球所受重力和繩的拉力的合力沿繩方向的分力，故C、D項(xiàng)正確．,,圖5－6－4,,自我檢測(cè),,,3．(變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng))如圖5－6－5所示，在光滑水平面上釘有兩個(gè)釘子A和B，一根長(zhǎng)細(xì)繩的一端系一個(gè)小球，另一端固定在釘子A上，開(kāi)始時(shí)小球與釘子A、B均在一條直線上(圖示位置)，且細(xì)繩的一大部分沿俯視順時(shí)針?lè)较蚶p繞在兩釘子上．現(xiàn)使小球以初速度v0在水平面上沿俯視逆時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，使兩釘子之間纏繞的繩子逐漸釋放，在繩子完全被釋放后與釋放前相比，下列說(shuō)法正確的是( ) A．小球的速度變大 B．小球的角速度變大 C．小球的向心加速度變小 D．細(xì)繩對(duì)小球的拉力變大,,,圖5－6－5,備用習(xí)題,,,[答案] C,