教科版高中物理必修2第二章第2节匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2.2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度,第二章 匀速圆周运动,2.2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度第二章 匀速圆周运动,这些物体为什么会做圆周运动？,这些物体为什么会做圆周运动？,问题,1:,做匀速直线运动的物体受到合外力的特征是什么,?,(,合外力为零,),问题,2:,做匀变速直线运动的物体受到的合外力的特征是什么,?,(,合外力恒定不变，并与速度共线,),问题,3:,做平抛运动的物体受到的合外力的特征是什么,?,(,合外力恒定不变，但与速度不共线,),问题1:做匀速直线运动的物体受到合外力的特征是什么?,小球受哪些力？合外力有何特点？,想一想,轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。,看一看,小球受哪些力？合外力有何特点？想一想轻绳栓一小球,在光滑水平,O,G,F,N,F,小球受力分析：,O,F,N,与,G,相抵消，所以合力为,F,OGFNF小球受力分析：OFN与G相抵消，所以合力为F,O,F,F,F,V,V,V,O,小球受力分析：,结论：做匀速圆周运动的小球，,合外力指向圆心，,与速度,V,垂直,.,OFFFVVVO 小球受力分析：结论：做匀速圆周运,1.,定义,：,做匀速圆周运动的物体所受到的,指向圆心,的,合外力,，叫,向心力,。,2.,特点,：,方向始终,与,V,垂直,，指向,圆心,。,是,变力,一,.,向心力,方向时刻发生变化，,注意：,1、向心力,通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力提供，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供,，也可以是相互间引力，还可以是电荷间作用力。这些力性质不同，效果都是使物体做匀速圆周运动。可见向心力不是一种特殊性质的力（,受力分析时,不要,把向心力当作一个,独立的力）,，向心力是以效果命名的力。,1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向,为什么？,2.,作用效果,:,O,F,F,F,V,V,V,O,因为在运动方向上所受的合外力为0，这个方向上的加速度也为0，所以速度大小不变，只改变速度方向。,只改变,V,的方向,不改变,V,的大小,为什么？2.作用效果:OFFFVVVO 因为在运,补充：1、合外力与速度变化情况,（合外力恒定）,(1),当速度与,合外力,的夹角为锐角时,物体做加速运动,(2),当速度与,合外力,的夹角为钝角时,物体做减速运动,(3),当速度与,合外力,的夹角为90度时,合,外,力,（即向心力）,改变,速度的方向，物体做圆周运动,补充：1、合外力与速度变化情况（合外力恒定）,【,常见匀速圆周运动向心力的来源分析,】,【说明】,向心力可以是某个力充当，也可以是某个力的分力充当。,小球在空中做匀速圆周运动,汽车在水平路面上转弯,【常见匀速圆周运动向心力的来源分析】【说明】小球在空中做匀速,卫 星 绕 地 球 运 行,V,F,F,F,V,V,结论：做匀速圆周运动的卫星，合外力方向,指向圆心（地心），与速度,V,垂直,.,卫 星 绕 地 球 运 行VFFFVV结论：做匀速圆周运,教科版高中物理必修2第二章第2节匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件,圆锥摆,G,F,F,合,r,小球受到哪些力的作用？,O,向心力由拉力,F,和重力,G,的合力提供,向心力由什么力提供？,想一想,圆锥摆GFF合r小球受到哪些力的作用？O向心力由拉力F和重,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动,F,向,=F,合,=F,f,木块做圆周运动所需向心力：,由圆盘对木块的静摩擦力,f,提供,O,G,F,N,F,f,小球受到哪些力的作用？,向心力由什么力提供？,想一想,物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动F向=F合=Ff木,请分析以下圆周运动的向心力的来源。,归纳：,如何寻找向心力？,请分析以下圆周运动的向心力的来源。归纳：,实验,2,：用细绳连接的钢球、木球各一个，拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动。分别改变转动的快慢、细绳的长短做几次实验。,思考：向心力的大小与哪些因素有关？,向心力的大小与m、R、V、,有关。,感 受,实验2：用细绳连接的钢球、木球各一个，拉住绳的一端，让小球尽,【,实验探究,】,影响向心力大小的因素,在小球质量,m,和旋转半径,r,不变的条件下，改变角速度,，多次体验手的拉力；,在小球质量,m,和角速度,不变的条件下，改变旋转半径,r,，多次体验手的拉力；,在旋转半径,r,和角速度,不变的条件下，改变小球质量,m,，多次体验手的拉力,；,【,体验与交流,】,角速度,越大，手的拉力越大；,旋转半径,r,越大，手的拉力越大；,小球质量,m,越大，手的拉力越大,。,二、向心力的大小,【实验探究】影响向心力大小的因素在小球质量m和旋转半径r不,4.,向心力大小,：,（,1,）体验向心力的大小,猜想：向心力大小可能与,_,有关,质量、,半径、,角速度,（,2,）演示实验：用向心力演示器演示,方法,:,控制变量法,1.F,与,m,的关系,保持,r,、,一定,保持,r,、,m,一定,2.F,与,r,的关系,保持,m,、,一定,3.F,与,的关系,m,大，,F,也大,r,大，,F,也大,大，,F,也大,4.向心力大小：（1）体验向心力的大小猜想：向心力大小可能与,转动手柄,变速塔轮,变速塔轮,长槽,短槽,横臂挡板,弹簧测力套筒,标尺,演示器构造,转动手柄变速塔轮变速塔轮长槽短槽横臂挡板弹簧测力套筒标尺演示,介绍,:,向心力演示仪,G,F,N,小,球,静,止,介绍:向心力演示仪GFN小,手,推,档,板,介绍,:,向心力演示仪,手介绍:向心力演示仪,G,匀,速,圆,周,运,动,F,N,F,F,介绍,:,向心力演示仪,G匀FNFF介绍:向心力演示仪,向心力演示,仪,【,实验结论,】,角速度,相同，半径,r,相同，质量,m,越大，向心力越大；,角速度,相同，质量,m,相同，半径,r,越大，向心力越大；,质量,m,相同，半径,r,相同，角速度,越大，向心力越大；,控制变量法,向心力演示仪【实验结论】控制变量法,根据 推导向心力的另一表达式,公式：,F,m r,2,结论,精确的研究表明：,向心力的大小F与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系：,物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。,根据 推导向心力的另一表达式公式：Fm,直线运动的速度变化量,v,v,1,v,2,v,v,1,v,1,v,2,v,1,v,1,v,1,、,v,1,m/s v,2,8 m/s,2,、,v,1,m/s v,2,2 m/s,V,v,2,-,v,1,m/s,V,v,2,-,v,1,3m/s,方向与,v,1,v,反向,方向与,v,1,v,同向,直线运动的速度变化量vv1v2vv1v1v2v1v1v1,平抛运动中速度的变化量,A,V,A,V,B,B,V,V,A,V,A,平抛运动中速度的变化量AVAVBBVVAVA,匀速圆周运动中速度的变化量,A,V,A,V,V,A,V,A,v,V,A,匀速圆周运动中速度的变化量AVAVVAVAvVA,向心力公式,:F,向,=F,合,=mr,2,推导,:,向心加速度的大小与方向,根据牛顿第二定律,:F,合,=m a,或,向心力公式:F向=F合=mr2推导:向心加速度的,匀速圆周运动加速度,、,方向：,指向圆心,大小：,a=,2,r,r,v,2,描述,线速度方向改变快慢,的物理量,根据牛顿第二定律：,F=ma,匀速圆周运动加速度、方向：指向圆心 大小：a=,机械运动,直线运动,曲线运动,匀速直线运动,变速直线运动,匀变速曲线运动,（平抛运动、斜抛运动.）,变加速,曲线运动,（圆周运动、匀速圆周运动.）,（最简单的运动）,补充：2、机械运动的分类,匀变速直线运动,变加速直线运动,匀减速直线运动,匀加速直线运动,1、匀速和变速指的是速度变化情况,2、匀变速和变加速指的是加速度变化情况,注意：,机械运动直线运动曲线运动匀速直线运动变速直线运动匀变速曲线运,课 堂 小 结,一、向心力：,大小：,方向：沿半径指向圆心。是变力。,特点：,F V,方向不断变化。,来源：重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。,或：,F=m,v,2,r,F=mr,2,二,.,向心加速度,:,大小,:,a=,r,2,或,a=,方向,:,沿半径指向圆心，方向不断,变化，是变加速运动。,物理意义,:,表示,速度方向,变化快慢,的物理量。,v,2,r,课 堂 小 结一、向心力：或：F=m v2rF=mr,1.,匀速圆周运动：,2.,变速圆周运动,：,F,向,是F,合,指向圆心方向的分力，改变线速度的方向；,F,切,是F,合,沿圆周切线方向的分力，改变线速度的大小,.,物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力,.,小结,1.匀速圆周运动：2.变速圆周运动：F向是F合指向圆心方向的,巩固训练,1,：向心加速度只改变速度的,_,，而不改变速度的,_,。,方向,大小,巩固训练 1：向心加速度只改变速度的_，而不改变速,随堂练习,1、关于向心加速度，下列说法正确的是（）,A它描述的是线速度方向变化的快慢B它描述的是线速度大小变化的快慢,C它描述的是向心力变化的快慢,D它描述的是转速的快慢,A,随堂练习1、关于向心加速度，下列说法正确的是（,2、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上,紧靠着一个物体一起运动，物体所受向心力,是（）,A重力 B弹力,C静摩擦力D滑动摩擦力,图,B,2、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上图B,3、如图所示在皮带,传动中，两轮半径,不等，下列说法哪些是正确的,?,（）,A,两轮角速度相等,B,两轮边缘线速度的大小相等,C,大轮边缘一点的向心加速度大于小轮,边缘一点的向心加速度,D,同一轮上各点的向心加速度跟该点与中心的距离成正比,BD,3、如图所示在皮带BD,4、如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的倍，,A,是大轮边缘上一点，,B,是小轮边缘上一点，,C,是大轮上一点，,C,到圆心,O,1,的距离等于小轮半径。转动时皮带不打滑，则,A,、,B,、,C,三点的角速度之比,A,：,B,：,C,=_,，向心加速度大小之比,a,A,：,a,B,：,a,C,=_,。,1:,:1,:,:1,4、如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的倍，A是大轮边,5、一物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度分别为,v,1,和,v,2,时间间隔为,t,那么（）,A,v,1,和,v,2,的方向一定不同,B,若,v,2,是后一时刻的速度，则,v,1,v,2,C,由,v,1,到,v,2,的速度变化量,v,的方向一定竖直向下,D,由,v,1,到,v,2,的速度变化量,v,的大小为,g,t,ABCD,5、一物体做平抛运动，在两个不同时刻的速度分别为v1和v2,板书设计,一、向心力：,定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力,（,2,）,特点：方向始终与速度垂直，指向圆心，方向时刻发生变化，是变力。,大小：,F,m r,2,或,来源：重力、弹力、摩擦力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供,。,二,.,向心加速度,:,产生：向心加速度由向心力产生。,方向,:,沿半径指向圆心，方向不断,变化，是变加速运动。,物理意义,:,是描述,速度方向,变化快慢,的物理量,（,4,）大小：或,板书设计一、向心力：,