物理必修 第二册2 向心力教课内容课件ppt

这是一份物理必修 第二册2 向心力教课内容课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了向心力，沿半径方向上的合力，答案CD，答案BC，答案BCD，匀速圆周运动，合力一定指向圆心，答案AC等内容，欢迎下载使用。
核心要点一　向心力来源分析
[问题探究]1.如图所示，滑冰运动员转弯时什么力充当向心力？
答案　地面对运动员的摩擦力充当向心力。
2.如图所示，小球绕O′在水平面内做匀速圆周运动，可以说小球受重力、绳的拉力和指向O′的向心力吗？
答案　不能，向心力是按效果命名的力，物体实际受到的沿半径方向的合力即为向心力，不是另外受到的某一个力。
[探究归纳]1.向心力的来源向心力是从力的作用效果命名的，它不是物体受到的力，可以由重力、弹力等各种性质的力，或者是几个力的合力、某个力的分力提供。当物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力提供向心力。2.常见的几个实例分析(1)重力(万有引力)提供向心力如地球卫星绕地球做圆周运动。
(2)弹力提供向心力如图所示，在光滑水平面上，将绳子的一端系在O点，绳子另一端系一小球，使小球在水平面上做匀速圆周运动，则小球做匀速圆周运动的向心力由绳子的拉力(弹力)提供。
(3)静摩擦力提供向心力如图所示，木块随圆盘一起在水平面内运动，即做匀速圆周运动，其向心力由静摩擦力提供。木块相对圆盘的运动趋势方向是沿半径背离圆心，静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。
(4)合力提供向心力如图所示，汽车过拱桥时，经最高点时其向心力由重力和支持力的合力提供。
(5)向心力由某一力的分力提供如图所示，小球做圆锥摆运动，绳的拉力可分解为水平分力F1和竖直分力F2，则向心力可认为由绳拉力的水平分力提供，当然也可以认为是由重力和绳的拉力的合力提供。
【特别提示】 对于匀速圆周运动，向心力是做圆周运动的物体所受的合力，其大小恒定。
[试题案例] [例1] (多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，提供运动中小球所需 的是(　　)
A.绳的拉力B.重力和绳拉力的合力C.重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
解析　分析向心力来源时沿着半径方向求合力即可，注意作出正确的受力分析图。如图所示，对小球进行受力分析，它受到重力和绳子的拉力作用，向心力是指向圆心方向的合力。因此，它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向的分力的合力。故选项C、D正确。
[针对训练1] 如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。小球的向心力由以下哪个力提供(　　)
A.重力B.支持力C.重力和支持力的合力D.重力、支持力和摩擦力的合力
解析　小球受到竖直向下的重力作用和垂直于漏斗壁向上的支持力作用，两者的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力，选项C正确。答案　C
核心要点二　向心力表达式的理解及应用
[问题探究]如图所示，圆盘在水平面内匀速转动，角速度为4 rad/s，盘面上距离圆盘中心0.1 m 的位置有一个质量为0.1 kg的小物体随圆盘一起转动。则小物体做匀速圆周运动的向心力大小为多少？
答案　小物体所需要的向心力为F＝mω2r将ω＝4 rad/s，r＝0.1 m，m＝0.1 kg，代入得F＝0.16 N。
[探究归纳]1.向心力大小
2.向心力的方向无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力。3.向心力的作用效果 改变线速度的方向，由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小。
[试题案例][例2] (多选)一质点沿螺旋线自外向内运动，如图所示。已知其走过的则关于该质点的运动，下列说法正确的是　　 (　　)
A.质点运动的线速度越来越大B.质点运动的向心力越来越大C.质点运动的角速度越来越大D.质点所受的合外力不变
弧长s与时间t成正比。
隐含：质点的线速度大小不变
[针对训练2] (多选)如图所示，在光滑的横杆上穿着两质量分别为m1、m2的小球，小球用细线连接起来，当转台匀速转动时，两小球与横杆不发生相对滑动，下列说法正确的是(　　)
A.两小球的速率一定相等B.两小球的角速度一定相等C.两小球的向心力一定相等D.两小球到转轴的距离与其质量成反比
核心要点三　匀速圆周运动的特点及解题方法
1.质点做匀速圆周运动的条件：合力的大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。匀速圆周运动仅是速度的方向变化而速度大小不变的运动，所以向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合力。2.匀速圆周运动的三个特点(1)线速度大小不变、方向时刻改变。(2)角速度、周期、频率都恒定不变。(3)向心力的大小都恒定不变，但方向时刻改变。
3.解答匀速圆周运动问题的方法
[试题案例][例3] 长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点，让其在水平面内做(这种运动通常称为圆锥摆运动，重力加速度为g)，如图所示。当细线与竖直方向的夹角是α时，求：
(1)线的拉力F大小；(2)小球运动的线速度的大小；(3)小球运动的角速度及周期各是多少。
【审题指导】 (1)要讨论以上几个问题，应该选择的研究对象是谁？(2)研究对象做圆周运动的轨道平面、圆心、半径是怎样的？(3)研究对象受到几个力作用？哪些力提供向心力？(4)解决此问题用到的规律和方法有哪些？如何把向心力和圆周运动知识结合起来？
解析　如图所示，小球受重力mg和细绳的拉力F。因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球所受力的合力指向圆心O′，且是水平方向。
[针对训练3] (多选)一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的，圆锥固定，有质量相同的两个小球A和B贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A的运动半径较大，则(　　)
A.A球的角速度必小于B球的角速度B.A球的线速度必小于B球的线速度C.A球运动的周期必大于B球运动的周期D.A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力
由于A球运动的半径大于B球运动的半径，由①式可知A球的角速度必小于B球的角速度；由②式可知A球的线速度必大于B球的线速度；由③式可知A球的运动周期必大于B球的运动周期；由④式可知A球对筒壁的压力一定等于B球对筒壁的压力。选项A、C正确。答案　AC
核心要点四　变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1.变速圆周运动的合力：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果：
(1)跟圆周相切的分力Ft：产生切向力，改变线速度的大小。(2)指向圆心的分力Fn：产生向心力，改变线速度的方向。
2.一般的曲线运动(1)定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。(2)处理方法：一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。
[试题案例][例4] 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。图甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为哪种是正确的？为什么？
解析　汽车在行驶中速度越来越小，所以汽车在轨迹的切线方向做减速运动，切线方向受力的合力如图中的Ft所示。同时汽车做曲线运动，必有向心力，向心力如图中的Fn所示。汽车所受合外力F为Ft、Fn的合力，如图中F所示，丙图正确。
答案　丙图正确　原因略
[针对训练4] (多选)下列说法正确的是(　　)A.圆周运动中指向圆心的合力提供向心力B.圆周运动中，合外力一定等于向心力C.向心力只改变速度方向D.向心力既可以改变速度的大小，也可以改变速度的方向