高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力课前预习课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力课前预习课件ppt，共28页。

2.公式:F=mω2r或F=m 。
1.定义　　做圆周运动的物体受到向心力的作用,存在一个由向心力产生的加速度。2.公式:a= 或a=ω2r。3.方向　　与向心力的方向一致,始终指向圆心。4.匀速圆周运动的性质:匀速圆周运动是加速度大小不变、方向不断改变的变加速运动。
1.一只老鹰在水平面内做匀速圆周运动,老鹰受重力和向心力作用。 (　    )
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
✕ 提示　向心力是根据力的作用效果命名的,不是物体实际受到的力,在受力分析时,不能将其 作为物体受到的力。
2.匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体随之一起运动,物体所需的向心力是由静摩擦力提 供的。 (　    )
✕ 提示　物体所受静摩擦力与重力平衡,圆筒内壁对物体的弹力提供向心力。
3.汽车雨刷器转动时,杆上各点距离转轴越近,向心加速度越大。 (　    )
✕ 提示　雨刷器上各点的角速度相同,根据a=ω2r可知杆上各点距离转轴越近,向心加速度越小。
4.自行车链条相连的大小齿轮边缘的向心加速度大小与其齿轮半径成反比。 (　    )
情境探究　　有一种游戏很像“意念”魔术,用硬塑料管和一个铁质螺丝帽做游戏,将螺丝帽套在塑 料管上,游戏者手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做圆周运动,通过控制塑料管的运动 速度可以操控螺丝帽的运动。
问题1　螺丝帽恰好不滑动时,哪些力提供螺丝帽做圆周运动所需的向心力?
提示    弹力螺丝帽恰好不滑动时,其所受重力和静摩擦力平衡,在水平方向受到的弹力提供向心力。
问题2　若增大塑料管的转速,螺丝帽有可能相对塑料管向上运动吗?
提示    不可能若增大塑料管的转速,则螺丝帽做圆周运动所需的向心力增大,在水平方向受到的弹力增大, 螺丝帽和塑料管之间的最大静摩擦力增大,但螺丝帽所受静摩擦力不变,竖直方向上所受合 力为零,螺丝帽相对塑料管仍静止。
讲解分析　　物体做圆周运动时,向心力由物体所受合力沿半径方向的分力提供。它可以由重力、弹 力、摩擦力等各种性质的力提供,也可以由几个力的合力提供,还可以由某个力的分力提 供。常见实例如下:
讲解分析1.对向心加速度基本公式的理解
2.在传动装置中,对向心加速度公式的理解
典例　如图所示,一个大轮通过皮带带动小轮转动,皮带和两轮之间无相对滑动【1】,大轮的半 径是小轮半径的2倍,大轮上的一点S【2】离转动轴的距离是大轮半径的 。当大轮边缘上的P点【3】的向心加速度是12 m/s2时,大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度各为多少?
信息提取    【1】大轮与小轮边缘各点的线速度大小相等。【2】【3】P点、S点同轴转动,角速度大小相等。
思路点拨    已知P点的向心加速度,因为P点、Q点线速度大小相等,可用公式a= 求Q点的向心加速度。因为P点、S点角速度大小相等,可用公式a=ω2r【5】求S点的向心加速度。
解析    S点和P点的角速度相等,即ωS=ωP则 = (由【5】得到)故aS= aP= ×12 m/s2=4 m/s2P点和Q点的线速度大小相等,即vP=vQ则 = (由【4】得到)故aQ= aP=2×12 m/s2=24 m/s2
答案    4 m/s2    24 m/s2
情境探究　　我国是一个特别注重团圆的国家,每逢节假日,亲朋好友常常聚在一起边畅聊边用餐。 为了方便多人用餐,常常在大圆桌上放置一个可绕中心转动的圆盘,当转动圆盘时,餐具以及 餐具中的食物便随圆盘一起转动。
问题1　食物能够被约束在餐具中随圆盘一起转动,其约束关系是什么?为了保证食物不从餐 盘中飞出,对圆盘的转速有何要求?
提示    食物能够被约束在餐具中随圆盘一起转动,其约束关系是餐具以及餐具中的食物和圆 盘的角速度相同;圆盘的转速不能过大,转速过大,餐具以及餐具中的食物会从圆盘上脱落。
问题2　餐具中的食物靠与餐具之间的摩擦力提供做圆周运动的向心力,若圆盘的转速发生 变化时,摩擦力有何变化?
提示    若圆盘转速逐渐增大,则静摩擦力也逐渐增大,当静摩擦力达到最大值时,若圆盘转速 继续增大,则食物与餐具、餐具与圆盘将发生相对滑动,静摩擦力变为滑动摩擦力。
讲解分析圆周运动中的连接体问题　　圆周运动中的连接体问题是指两个或两个以上的物体通过一定的约束绕同一转轴做圆 周运动的问题。这类问题的一般解题思路是:分别隔离物体,准确受力分析,正确画出受力示 意图,确定轨道平面和半径,注意约束关系。在连接体的圆周运动问题中,角速度相同是一种 常见的约束关系。常见实例如下:
典例　在一个水平转台上放有质量相等的A、B两个物体(可视为质点),用一轻杆相连,A、B 连线沿半径方向。A与平台间有摩擦,B与平台间的摩擦可忽略不计【1】,A、B到平台转轴的距 离分别为L、2L。某时刻A、B一起随平台以角速度ω绕OO'轴做匀速圆周运动,A与平台间的 摩擦力大小为FfA,杆的弹力大小为F【2】。现把角速度提高至2ω,A、B仍各自在原位置随平台 一起绕OO'轴做匀速圆周运动,则下面说法正确的是 (　    )A.FfA、F均增加为原来的4倍B.FfA、F均增加为原来的2倍
C.FfA大于原来的4倍,F等于原来的2倍D.FfA、F增加后,均小于原来的4倍
信息提取    【1】【2】A的向心力由摩擦力与杆的弹力的合力提供;B不受摩擦力,其向心力 由杆的弹力提供。
思路点拨    (1)分析两物体的向心力来源,根据向心力公式,分别对A、B列出方程,得出杆的弹 力F及A与平台间摩擦力FfA的表达式;(2)根据F、FfA的表达式,得出角速度变为原来的2倍时,两个力的变化情况。