【优化方案】高中物理 第2章2.2 研究匀速圆周运动的规律课件 沪科必修2.ppt

22研究匀速研究匀速圆圆周运周运动动的的规规律律 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练2.2课标定位课标定位学学习习目目标标：1.明明确确向向心心力力的的意意义义及及作作用用效效果果，掌掌握握向向心力的心力的计计算公式算公式2通通过过实实验验用用圆圆锥锥摆摆验验证证向向心心力力的的表表达达式式，增增强强学学生生的的感感性性认认识识，加加以以理理论论分分析析，由由牛牛顿顿第第二二定定律律获获得得向心力的表达式及物理意向心力的表达式及物理意义义3会会计计算算速速度度的的变变化化量量，掌掌握握向向心心加加速速度度的的公公式式，并理解其物理意并理解其物理意义义重点重点难难点：重点：点：重点：应应用向心力解答用向心力解答实际问题实际问题难难点：灵活运用各物理量点：灵活运用各物理量间间的的计计算公式解答有关物理算公式解答有关物理问题问题；从做匀速；从做匀速圆圆周运周运动动的物体所受的的物体所受的实际实际力出力出发发分分析出向心力析出向心力课标课标定位定位定位定位课前自主学案课前自主学案一、向心加速度一、向心加速度1定定义义：做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体具具有有的的沿沿半半径径指指向向_的加速度，叫做向心加速度的加速度，叫做向心加速度2_：总总指指向向_，即即向向心心加加速速度度的的方方向向总总与速度方向与速度方向_3大小：大小：a_2Rv.4物物理理意意义义：向向心心加加速速度度是是描描述述物物体体线线速速度度的的_改改变变快慢的物理量快慢的物理量圆圆心心方向方向圆圆心心垂直垂直方向方向二、向心力二、向心力1定定义义：在在匀匀速速圆圆周周运运动动中中，产产生生向向心心加加速速度度的的力叫做力叫做_2作作用用效效果果：不不断断改改变变物物体体的的线线速速度度_、使使物体做圆周运动物体做圆周运动3方向：总是沿半径指向方向：总是沿半径指向_，是一个变力，是一个变力4大小：大小：Fma_m2R.5说说明明：向向心心力力是是按按力力的的_命命名名的的，它它并并不不是是像像重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力那那样样作作为为某某种种性性质质的的力力来来命命名名的的，而而是是一一种种指指向向圆圆心心的的合合力力，或或某某一一力的分力力的分力向心力向心力方向方向圆圆心心作用效果作用效果思考感悟思考感悟2011年年广广州州亚亚运运会会田田径径赛赛场场上上，链链球球运运动动员员在在将将链链球球抛抛掷掷出手之前，出手之前，总总要双手拉着要双手拉着链链条加速条加速转动转动几圈几圈(如如图图221所所示示)，这这样样可可以以使使链链球球速速度度尽尽量量增增大大，抛抛掷掷出出手手后后飞飞行行得得更更远远在在运运动动员员加加速速转转动动的的过过程程中中，能能发发现现他他手手中中与与链链球球相相连连的的链链条条与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角将将随随着着链链球球速速度度的的增增大大而而增增大大为为什什么么会会出出现现这这种种现现象？象？图图221提提示示：在在链链球球的的转转动动过过程程中中，链链条条的的拉拉力力的的水水平平分分力提供向心力，由力提供向心力，由Fsinm2rFcosmg，可知，可知，mgtanm2r故故增大时，增大时，增大增大核心要点突破核心要点突破特特别别提提醒醒：(1)向向心心加加速速度度的的方方向向时时刻刻改改变变，匀匀速速圆圆周运动是一种变加速运动周运动是一种变加速运动(2)在在非非匀匀速速圆圆周周运运动动中中，向向心心加加速速度度的的公公式式仍仍适适用用，但要注意公式中各量对应同一瞬时但要注意公式中各量对应同一瞬时即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1关于向心加速度，下列说法中正确的是关于向心加速度，下列说法中正确的是()A向心加速度是描述线速度变化的物理量向心加速度是描述线速度变化的物理量B向向心心加加速速度度只只改改变变线线速速度度的的方方向向，不不改改变变线线速速度的大小度的大小C向心加速度大小恒定，方向时刻改变向心加速度大小恒定，方向时刻改变二、对向心力的理解及应用二、对向心力的理解及应用1向心力是按效果命名的力向心力是按效果命名的力(1)向心力的作用是使物体产生向心加速度，从而使向心力的作用是使物体产生向心加速度，从而使物体的速度方向时刻发生变化，而不改变速度的大物体的速度方向时刻发生变化，而不改变速度的大小小(2)在匀速圆周运动中，向心力是由物体所受的外力在匀速圆周运动中，向心力是由物体所受的外力的合力来提供，具体处理问题时可利用平行四边形的合力来提供，具体处理问题时可利用平行四边形定则求合力，或将所受外力分解，在指向圆心方向定则求合力，或将所受外力分解，在指向圆心方向上的外力的合力为向心力，其他方向合力为零，因上的外力的合力为向心力，其他方向合力为零，因此有时也说物体所受此有时也说物体所受“某几个力某几个力”的合力，的合力，“某一某一个力个力”或或“某一分力某一分力”充当向心力，它们并不矛盾充当向心力，它们并不矛盾(3)在非匀速圆周运动中，物体所受合外力的作用在非匀速圆周运动中，物体所受合外力的作用效果一方面提供向心力，另一方面改变速度的大效果一方面提供向心力，另一方面改变速度的大小，处理此类问题时一般将所受外力沿法线和切小，处理此类问题时一般将所受外力沿法线和切线方向分解，法线方向的分力为向心力，切线方线方向分解，法线方向的分力为向心力，切线方向的分力改变速度的大小，使之做非匀速圆周运向的分力改变速度的大小，使之做非匀速圆周运动某一时刻所需向心力与该时刻的瞬时速度相动某一时刻所需向心力与该时刻的瞬时速度相对应对应(4)“向心力向心力”只是说明做圆周运动的物体需要一只是说明做圆周运动的物体需要一个指向圆心方向的力，而并非物体又受到一个个指向圆心方向的力，而并非物体又受到一个“新的性质新的性质”的力的力2向心力的公式：向心力的公式：用向心力公式解题的步骤：用向心力公式解题的步骤：(1)四确定：确定研究对象、确定轨道平面、确定四确定：确定研究对象、确定轨道平面、确定圆心位置、确定向心力的方向圆心位置、确定向心力的方向(确定轨道平面和圆确定轨道平面和圆心位置是难点心位置是难点)；(2)受力分析受力分析(不要把向心力作为某一性质的力进行不要把向心力作为某一性质的力进行分析分析)；(3)选定向心力方向列方程选定向心力方向列方程(求提供的向心求提供的向心力时一般用合成法或正交分解法力时一般用合成法或正交分解法)课堂互动讲练课堂互动讲练对向心加速度的理解对向心加速度的理解类型一类型一例例例例1 1 (2011年年陕陕西西师师大大附附中中高高一一考考试试)如如图图224是是甲甲、乙乙两两球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动时时，向向心心加加速速度度随随半半径径变变化化的的图图像像，其其中中图图线线甲甲为为一一双双曲曲线线由由图图像可以知道像可以知道()A甲球运甲球运动时动时，线线速度大小保持不速度大小保持不变变B甲球运甲球运动时动时，角速度大小保持不，角速度大小保持不变变C乙球运乙球运动时动时，线线速度大小保持不速度大小保持不变变D乙球运乙球运动时动时，角速度大小保持不，角速度大小保持不变变图图224【答案答案】AD【方方法法总总结结】在在利利用用图图像像解解决决物物理理问问题题时时，要要注注意意充充分分挖挖掘掘图图像像中中所所携携带带的的信信息息，如如：一一个个量量随随另另一一个个量量如如何何变变化化；变变化化的的确确切切数数量量关关系系；斜斜率率多多大大，其其物物理理意意义义是是什什么么？截截距距、面面积积各各有有什什么么意意义义等等同同时时还还要要注注意意把把物物理理图图像像和和具具体体的的物物理理情情景景结结合合起起来考虑，应该选取哪一个规律或公式解决问题来考虑，应该选取哪一个规律或公式解决问题对向心力来源问题分析对向心力来源问题分析类型二类型二例例例例2 2 一一圆圆盘盘可可绕绕通通过过圆圆盘盘的的中中心心O且且垂垂直直于于盘盘面面的的竖竖直直轴轴转转动动，在在圆圆盘盘上上放放置置一一小小木木块块A，它它随随圆圆盘盘一一起起做做减减速速圆圆周周运运动动，如如图图225所所示示，则则关于木关于木块块A的受力，下列的受力，下列说说法中正确的是法中正确的是()图图225A木块木块A受重力、支持力和向心力受重力、支持力和向心力B木木块块A受受重重力力、支支持持力力和和静静摩摩擦擦力力，摩摩擦擦力力的的方方向与木块运动方向相反向与木块运动方向相反C木木块块A受受重重力力、支支持持力力和和静静摩摩擦擦力力，摩摩擦擦力力的的方方向不指向圆心向不指向圆心D木木块块A受受重重力力、支支持持力力和和静静摩摩擦擦力力，摩摩擦擦力力的的方方向与木块运动方向相同向与木块运动方向相同【精精讲讲精精析析】由由于于圆圆盘盘上上的的木木块块A在在竖竖直直方方向向上上没没有有加加速速度度，所所以以，它它在在竖竖直直方方向向上上受受重重力力和和支支持持力力作作用用而而平平衡衡；而而木木块块在在水水平平面面内内做做减减速速圆圆周周运运动动，其其所所需需向向心心力力由由静静摩摩擦擦力力提提供供，又又由由于于速速度度大大小小在在减减小小，故故静静摩摩擦擦力力还还要要提提供供它它做做减减速速运运动动的的阻阻力力，因此静摩擦力的方向不指向圆心因此静摩擦力的方向不指向圆心【答案答案】C【方方法法总总结结】(1)向向心心力力是是一一种种效效果果力力，它它可可以以是是重重力力、弹弹力力、摩摩擦擦力力等等各各种种性性质质的的力力，不不是是物物体体受受到到的的一一个个力力，只只能能由由其其他他力力来来充充当当分分析析物物体受力时不能说物体还受到向心力的作用体受力时不能说物体还受到向心力的作用(2)只有做匀速圆周运动的物体受到的合外力才指只有做匀速圆周运动的物体受到的合外力才指向圆心，其合外力就充当向心力，而做非匀速圆向圆心，其合外力就充当向心力，而做非匀速圆周运动的物体所受的合外力不一定指向圆心周运动的物体所受的合外力不一定指向圆心 长为长为L的细线，拴一质量为的细线，拴一质量为m的小球，一端的小球，一端固定于固定于O点让其在水平面内做匀速圆周运动点让其在水平面内做匀速圆周运动(这种这种运动通常称为圆锥摆运动运动通常称为圆锥摆运动)，如图，如图226所示当所示当摆线与竖直方向的夹角是摆线与竖直方向的夹角是时，求：时，求：(1)细线的拉力细线的拉力T；(2)小球运动的线速度的大小；小球运动的线速度的大小；(3)小球运动的角速度及周期小球运动的角速度及周期圆周运动公式的综合应用圆周运动公式的综合应用类型三类型三例例例例3 3图图226图图227【答案答案】见自主解答见自主解答【方方法法总总结结】在在解解决决匀匀速速圆圆周周运运动动的的过过程程中中，要注意以下几个方面：要注意以下几个方面：(1)弄弄清清物物体体圆圆形形轨轨道道所所在在的的平平面面，明明确确圆圆心心和和半半径是解题的一个关键环节径是解题的一个关键环节(2)分分析析清清楚楚向向心心力力来来源源，明明确确向向心心力力是是由由什什么么力力提供的提供的本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用