高中人教版 (2019)向心力图文ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)向心力图文ppt课件，共29页。PPT课件主要包含了CONTENTS等内容，欢迎下载使用。
向心力的来源分析和计算
1.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上有一个相对圆盘静止的物体。(1)物体需要的向心力由什么力提供？物体所受摩擦力沿什么方向？
　物体随圆盘转动时受重力、弹力、静摩擦力三个力作用，其中静摩擦力指向圆心提供向心力。
(2)当转动的角速度变大后，物体仍与转盘保持相对静止，物体受到的摩擦力大小怎样变化？
　当物体转动的角速度变大后，由Fn＝mω2r，需要的向心力增大，静摩擦力提供向心力，所以静摩擦力也增大。
2.如图所示，汽车正在匀速率转弯。(1)汽车的向心力是由什么力提供的？　汽车匀速率转弯，向心力由摩擦力提供。(2)物体做圆周运动时，它所受的合力提供向心力吗？ 不一定。在匀速圆周运动中，物体所受的合力提供向心力，该合力的大小不变但方向时刻改变；在非匀速圆周运动中，物体所受合力不指向圆心，合力沿半径方向的分力提供向心力，改变速度的方向，合力在切线方向上的分力改变速度的大小。
2.向心力的来源分析在 中，由合力提供向心力。在非匀速圆周运动中，物体合力不是始终指向圆心，合力指向 的分力提供向心力。
3.几种常见的圆周运动向心力的来源
由上节课的实验探究及圆周运动参量之间的关系，圆周运动的表达式可表示为
例1 长为L的细线，拴一质量为m的小球(小球可视为质点)，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图所示。当摆线与竖直方向的夹角是α时，求(重力加速度为g)：(1)细线的拉力的大小；(2)小球运动的线速度的大小；(3)小球运动的角速度及周期。审题指导　(1)应该选择的研究对象是谁？(2)确定研究对象做圆周运动的轨道平面、圆心、半径。(3)分析研究对象受到几个力作用？哪些力提供向心力？(4)根据哪些规律列方程求解？
解析　如图所示，小球受重力mg和细线的拉力FT。因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球受到的合力指向圆心O′，且是沿水平方向。(1)由平行四边形定则得
(2)小球受到的合力大小为F合＝mgtan α
由几何关系得r＝Lsin α
匀速圆周运动问题分析思路(1)解题指导凡是做匀速圆周运动的物体一定需要向心力，而物体所受外力的合力提供向心力。(2)圆周运动动力学问题的分析思路
1. (多选)如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，随圆盘一起做匀速圆周运动，则（ ）A. A受到重力、弹力，两者的合力提供向心力B. A受到重力、弹力和指向圆心的摩擦力， 摩擦力充当向心力C. A受到重力、弹力、向心力和摩擦力D. 当圆盘的角速度超过一定数值时，木块将滑动
2.甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们所受外力的合力之比为 (　　)A．1∶4 B．2∶3 C．4∶9 D．9∶16
3. 一个质量为0.1 kg的小球，用一长0.45 m的细绳拴着，绳的另一端系在O点，让小球从如图所示位置从静止开始释放，运动到最低点时小球的速度为3 m/s。(小球视为质点，绳不可伸长，不计空气阻力，取g＝10 m/s2)(1)分析小球运动到最低点时向心力的来源，画出小球受力示意图；
由题意可知，当小球运动到最低点时，小球受重力和绳的拉力2个力的作用，绳的拉力和重力的合力提供向心力，小球受力示意图如图所示；
(2)小球到达最低点时绳对小球的拉力的大小。
由(1)可知，小球到达最低点时，绳的拉力和重力的合力提供向心力，
变速圆周运动和一般的曲线运动
如图所示，荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千由上向下荡时：
(1)此时小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？(2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？(1)是变速圆周运动。(2)小朋友荡到最低点时，绳子拉力与重力的合力指向悬挂点，在其他位置，合力不指向悬挂点。
1.变速圆周运动(1)受力特点：变速圆周运动中合力 圆心，合力F产生改变线速度大小和方向两个作用效果。
①合力方向与速度方向夹角为锐角时，力为 力，速率越来越 。②合力方向与速度方向夹角为钝角时，力为 力，速率越来越 。
2.一般曲线运动及处理方法(1)定义：运动轨迹既不是______也不是______的曲线运动。(2)处理方法：一般的曲线运动，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段______，研究质点在这一小段的运动时，可以采用__________的分析方法进行处理，如图所示。
匀速圆周运动与变速圆周运动的受力特点：
匀速圆周运动（v大小不变）
变速圆周运动（v大小变化）
合力一定指向圆心（ F合=Fn ）只改变速度方向，不改变速度大小
合力不指向圆心（ F合 ≠ Fn ）
例2.一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，图中甲、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？
解析　物体做加速曲线运动，合力不为零，A错误；物体做速度大小变化的圆周运动，合力不指向圆心，合力沿半径方向的分力等于向心力，合力沿切线方向的分力使物体速度变大，即除在最低点外，物体的速度方向与合力的方向夹角为锐角，合力方向与速度方向不垂直，B、C错误，D正确。
处理一般曲线运动的思路
5.如图所示，质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时悬线与竖直方向夹角为30°，重力加速度为g，下列说法正确的是( )A.小明在最高点的速度为零，合力为零B.小明在最低点的加速度为零，速度最大C.最高点秋千对小明的作用力为D.最低点秋千对小明的作用力为mg
小明在最低点速度最大，设最低点秋千对小明的作用力大小为F2，
易知，加速度不为零，秋千对小明的作用力F2大于mg，故B、D错误。