【優(yōu)化方案】高中物理 第2章2.2 研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律課件 滬科版必修2.ppt

2 2研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 課前自主學(xué)案 知能優(yōu)化訓(xùn)練 2 2 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 明確向心力的意義及作用效果 掌握向心力的計(jì)算公式 2 通過實(shí)驗(yàn)用圓錐擺驗(yàn)證向心力的表達(dá)式 增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí) 加以理論分析 由牛頓第二定律獲得向心力的表達(dá)式及物理意義 3 會(huì)計(jì)算速度的變化量 掌握向心加速度的公式 并理解其物理意義 重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn) 應(yīng)用向心力解答實(shí)際問題 難點(diǎn) 靈活運(yùn)用各物理量間的計(jì)算公式解答有關(guān)物理問題 從做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的實(shí)際力出發(fā)分析出向心力 課前自主學(xué)案 一 向心加速度1 定義 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有的沿半徑指向 的加速度 叫做向心加速度 2 總指向 即向心加速度的方向總與速度方向 3 大小 a 2r v 4 物理意義 向心加速度是描述物體線速度的 改變快慢的物理量 圓心 方向 圓心 垂直 方向 二 向心力1 定義 在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中 產(chǎn)生向心加速度的力叫做 2 作用效果 不斷改變物體的線速度 使物體做圓周運(yùn)動(dòng) 3 方向 總是沿半徑指向 是一個(gè)變力 4 大小 f ma m 2r 5 說明 向心力是按力的 命名的 它并不是像重力 彈力 摩擦力那樣作為某種性質(zhì)的力來(lái)命名的 而是一種指向圓心的合力 或某一力的分力 向心力 方向 圓心 作用效果 思考感悟 2011年廣州亞運(yùn)會(huì)田徑賽場(chǎng)上 鏈球運(yùn)動(dòng)員在將鏈球拋擲出手之前 總要雙手拉著鏈條加速轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈 如圖2 2 1所示 這樣可以使鏈球速度盡量增大 拋擲出手后飛行得更遠(yuǎn) 在運(yùn)動(dòng)員加速轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中 能發(fā)現(xiàn)他手中與鏈球相連的鏈條與豎直方向的夾角 將隨著鏈球速度的增大而增大 為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象 圖2 2 1 提示 在鏈球的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中 鏈條的拉力的水平分力提供向心力 由fsin m 2 rfcos mg 可知 mgtan m 2 r故 增大時(shí) 增大 核心要點(diǎn)突破 特別提醒 1 向心加速度的方向時(shí)刻改變 勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng) 2 在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中 向心加速度的公式仍適用 但要注意公式中各量對(duì)應(yīng)同一瞬時(shí) 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 關(guān)于向心加速度 下列說法中正確的是 a 向心加速度是描述線速度變化的物理量b 向心加速度只改變線速度的方向 不改變線速度的大小c 向心加速度大小恒定 方向時(shí)刻改變 二 對(duì)向心力的理解及應(yīng)用1 向心力是按效果命名的力 1 向心力的作用是使物體產(chǎn)生向心加速度 從而使物體的速度方向時(shí)刻發(fā)生變化 而不改變速度的大小 2 在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中 向心力是由物體所受的外力的合力來(lái)提供 具體處理問題時(shí)可利用平行四邊形定則求合力 或?qū)⑺芡饬Ψ纸?在指向圓心方向上的外力的合力為向心力 其他方向合力為零 因此有時(shí)也說物體所受 某幾個(gè)力 的合力 某一個(gè)力 或 某一分力 充當(dāng)向心力 它們并不矛盾 3 在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中 物體所受合外力的作用效果一方面提供向心力 另一方面改變速度的大小 處理此類問題時(shí)一般將所受外力沿法線和切線方向分解 法線方向的分力為向心力 切線方向的分力改變速度的大小 使之做非勻速圓周運(yùn)動(dòng) 某一時(shí)刻所需向心力與該時(shí)刻的瞬時(shí)速度相對(duì)應(yīng) 4 向心力 只是說明做圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要一個(gè)指向圓心方向的力 而并非物體又受到一個(gè) 新的性質(zhì) 的力 2 向心力的公式 用向心力公式解題的步驟 1 四確定 確定研究對(duì)象 確定軌道平面 確定圓心位置 確定向心力的方向 確定軌道平面和圓心位置是難點(diǎn) 2 受力分析 不要把向心力作為某一性質(zhì)的力進(jìn)行分析 3 選定向心力方向列方程 求提供的向心力時(shí)一般用合成法或正交分解法 課堂互動(dòng)講練 2011年陜西師大附中高一考試 如圖2 2 4是甲 乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 向心加速度隨半徑變化的圖像 其中圖線甲為一雙曲線 由圖像可以知道 a 甲球運(yùn)動(dòng)時(shí) 線速度大小保持不變b 甲球運(yùn)動(dòng)時(shí) 角速度大小保持不變c 乙球運(yùn)動(dòng)時(shí) 線速度大小保持不變d 乙球運(yùn)動(dòng)時(shí) 角速度大小保持不變 圖2 2 4 答案 ad 方法總結(jié) 在利用圖像解決物理問題時(shí) 要注意充分挖掘圖像中所攜帶的信息 如 一個(gè)量隨另一個(gè)量如何變化 變化的確切數(shù)量關(guān)系 斜率多大 其物理意義是什么 截距 面積各有什么意義等 同時(shí)還要注意把物理圖像和具體的物理情景結(jié)合起來(lái)考慮 應(yīng)該選取哪一個(gè)規(guī)律或公式解決問題 一圓盤可繞通過圓盤的中心o且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng) 在圓盤上放置一小木塊a 它隨圓盤一起做減速圓周運(yùn)動(dòng) 如圖2 2 5所示 則關(guān)于木塊a的受力 下列說法中正確的是 圖2 2 5 a 木塊a受重力 支持力和向心力b 木塊a受重力 支持力和靜摩擦力 摩擦力的方向與木塊運(yùn)動(dòng)方向相反c 木塊a受重力 支持力和靜摩擦力 摩擦力的方向不指向圓心d 木塊a受重力 支持力和靜摩擦力 摩擦力的方向與木塊運(yùn)動(dòng)方向相同 精講精析 由于圓盤上的木塊a在豎直方向上沒有加速度 所以 它在豎直方向上受重力和支持力作用而平衡 而木塊在水平面內(nèi)做減速圓周運(yùn)動(dòng) 其所需向心力由靜摩擦力提供 又由于速度大小在減小 故靜摩擦力還要提供它做減速運(yùn)動(dòng)的阻力 因此靜摩擦力的方向不指向圓心 答案 c 方法總結(jié) 1 向心力是一種效果力 它可以是重力 彈力 摩擦力等各種性質(zhì)的力 不是物體受到的一個(gè)力 只能由其他力來(lái)充當(dāng) 分析物體受力時(shí)不能說物體還受到向心力的作用 2 只有做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力才指向圓心 其合外力就充當(dāng)向心力 而做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力不一定指向圓心 長(zhǎng)為l的細(xì)線 拴一質(zhì)量為m的小球 一端固定于o點(diǎn) 讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 這種運(yùn)動(dòng)通常稱為圓錐擺運(yùn)動(dòng) 如圖2 2 6所示 當(dāng)擺線與豎直方向的夾角是 時(shí) 求 1 細(xì)線的拉力t 2 小球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小 3 小球運(yùn)動(dòng)的角速度及周期 圖2 2 6 圖2 2 7 答案 見自主解答