（教科版）物理必修二 2.2《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》课件

（教科版）物理必修二 2.2《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》课件内容摘要：

1、盘 有一种大型游戏 “ 魔盘 ” , 是一个圆筒形的大容器 , 玩客进入容器后靠筒壁坐着 . 当圆筒开始转动 , 转速逐渐增大时 , 玩客会有什么感觉 ? 当转速增大到一定程度时 , 突然地板与座椅一起向下坍落 , 但他们都惊奇地发现自己并没有往下掉 . 为什么 ? 1 . 理解向心力和向心加速度的概念 . 2 . 能通过实验 , 探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定 量关系 . 3 . 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力 . 向心力 向心加速度 定义 做圆周运动的物体需要受到方向始终指向 圆心 的合力 物体做圆周运动 , 由 向心力 产生的加速度 大小 F = m 2r = m ( 2、2 T)2r a=2r= (2 T)2r= v 方向 向心力时刻指向圆心 , 方向时刻 改变 与向心力方向相同 , 方向时刻指向 圆心 意义 向心力只改变速度 方向 , 不改变速度 大小 向心加速度描述 线速度方向变化 的快慢 知识 要点 (1 ) 当物体做匀速圆周运动时 , 合外力充当向心力 ; 当物体做变速圆周运动时 , 物体所受合外力不指向圆心 , 由合力沿圆心方向的分力充当向心力 (2 ) 向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力及其分力 , 也可以是某几种力的合力 (1 ) 匀速圆周运动的特点 : 线速度大小不变、方向时刻改变 ; 角速度、周期、频率都恒定不变 ;向心加速度和向心力大小 3、都恒定不变 , 但方向时刻改变 , 因此匀速圆周运动属于变加速( 变化的加速度 )曲线运动 知识 要点 ( 2) 向心加速度不一定是物体做圆周运动的实际 ( 合 ) 加速度 ,圆周运动的切向加速度是描述圆周运动的线速度的大小改变快慢 , 向心加速度是描述线速度的方向改变快慢的 探究一 探究二探究一 对匀速圆周运动的理解 特点 (1 ) 线速度大小不变而方向时刻改变 , 是变速运动 (2 ) 向心加速度大小恒定而方向时刻改变 , 是非匀变速曲线运动 (3 ) 匀速圆周运动具有周期性 (4 ) 做匀速圆周运动的物体所受外力的合力大小恒定 , 方向总是沿半径指向圆心 条件 合力的大小不变 , 方向始 4、终与速度方向垂直且指向圆心 【例 1 】 下列说法中正确的是 ( ) A. 匀速圆周运动的速度大小保持不变 , 所以做匀速圆周运动的物体没有加速度 B. 做匀速圆周运动的 物体虽然速度大小不变 , 但方向时刻都在改变 , 所以必有加速度 C. 做匀速圆周运动的物体 , 加速度的大小保持不变 , 所以是匀变速 ( 曲线 )运动 D. 匀速圆周运动的加速度大小虽然不变 , 但方向始终指向圆心 , 加速度的方向发生了变化 , 所以匀速圆周运动既不是匀速运动 , 也不是匀变速运动 解析 : 加速度恒定的运动才是匀变速运动 , 而向心加速度方向时刻变化 只是速度的大小不变 , 而速度的方向时刻变化 , 5、所以 B 、 D 正确 . 答案 : 探究一 探究二探究一 探究二探究二 向心力的来源 实例 向心力 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 线的 拉力与球的重力的合力提供向心力 , F = F 合 用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 线的拉力提供向心力 , F = T 物体随转盘做匀速圆周运动 ,且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力 , F = f 探究一 探究二小球在细线作用下 , 在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力 F 合 探究一 探究二【例 2 】 洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上 , 如图所示 , 则此时 ( ) A. 衣物受到 6、重力、筒壁的弹力、摩擦力和向心力的作用 B. 衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由筒壁对衣物的摩擦力提供的 C. 筒壁 对衣物的摩擦力随转速增大而减小 D. 筒壁对衣物的弹力随转速增大而增大 解析 : 衣物受重力、弹力和摩擦力作用 , 故 A 错 ; 在竖直方向上重力和摩擦力平衡 , 故摩擦力不随转速增大而变化 , C 错误 ; 衣物做匀速圆周运动的圆面在过衣物所在位置垂直于轴的平面内 , 圆心为与轴的交点 , 衣物受静摩擦力在竖直方向上不可能充当向心力 , B 错误 ; 弹力指向圆心 , 故弹力充当向心力 , 由向心力 F=m ( 2 n )2r 知转速增大 , 筒壁对衣物的弹力增大 , D 正 7、确 . 答案 : D 探究一 探究二1 关于向心力的说法中 错误 的是 ( ) A. 向心力总是沿半径指向圆心 , 且大小不变 , 向心力是一个恒力 B. 向心力是沿着半径指向圆心方向的合力 , 是根据力的作用效果命名的 C. 向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力 , 也可以是其中某个力的分力 D. 向心力只改变物体线速度的方向 , 不可能改变物体线速度的大小 解析 : 向心力是根据力的作用效果命名的 , 可以是某个力或几个力的合力 , B 、C 正确 ; 向心力跟速度方向垂直 , 只改变线速度的方向 , 不可能改变线速度的大小 , D 正确 ; 向心力是变力 , A 错误 . 答案 8、: A 1 2 3 4 5 62 关于向心加速度的说法正确的是 ( ) A. 向心加速度越大 , 物体速率变化越快 B. 向心加速 度的大小与轨迹半径成反比 C. 向心加速度的方向始终与速度方向垂直 D. 在匀速圆周运动中向心加速度是恒量 解析 : 向心加速度是描述速度变化快慢的物理量 , 但它总与速度方向垂直 , 不改变速度的大小 , 只反映速度方向的变化快慢 , A 错误 ; 向心加速度的大小a=2或 a= 2r , 当 v 一定时 , a 与 r 成反比 ; 当 一定时 , a 与 r 成正比 , 可见 a与 r 的比例关系是有条件的 , 故 B 错误 ; 向心加速度的方向始终与线速度方 9、向垂直 , 即始终指向圆心 , 因此它的方向在不断地变化 , 所以向心加速度不是恒量 , 故匀速圆周运动不能说是匀变速运动 , 应 是变加速运动 , 故 C 正确 , D 错误 . 答案 : C 1 2 3 4 5 63 关于匀速圆周运动的向心加速度的物理意义 , 下列说法中正确的是 ( ) A. 它描述的是线速度大小变化的快慢 B. 它描述的是角速度大小变化的快慢 C. 它描述的是线速度方向变化的快慢 D. 它描述的是线速度方向的变化 答案 : C 1 2 3 4 5 64 飞机俯冲拉起时 , 飞行员处于超重状态 , 此时座位对飞行员的支持力大于其所受的重力 , 这种现象叫过荷 . 过荷过重 10、会造成飞行员大脑贫血 , 四肢沉重 ,暂时失明 , 甚至昏厥 . 受过专门训练的空军飞行员最多可承受 9 倍重力的过荷影响 1 0 m /则当飞机在 竖直平面上沿圆弧轨道俯冲时 , 速度为1 0 0 m /s , 圆弧轨道的最小半径为 ( ) 0 m B . 1 1 1 m C . 1 2 5 m 0 m 解析 : 俯冲至最低点时 , 对飞行员有 N - m2, 代入数据求得 r= 125m . 答案 : C 1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 65 有一个惊险的杂技节目叫 “ 飞车走壁 ” , 杂技演员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底部做速度较小、半径较小的圆周运动 , 通过逐步加速 11、, 圆周运动的半径逐步增大 , 最后能以较大的速度在竖直的壁上做匀速圆周运动 , 这时使摩托车和人整体做匀速圆周运动的向心力是 ( ) A. 圆筒壁 对车的静摩擦力 B. 筒壁对车的弹力 C. 摩托车本身的动力 D. 重力和摩擦力的合力 解析 : 在竖直壁上的摩托车只受三个力作用 , 其中竖直方向上重力与摩擦力是一对平衡力 , 水平方向上的筒壁对车的弹力提供了摩托车和人整体做匀速圆周运动的向心力 , B 正确 . 答案 : B 1 2 3 4 5 66 在电视上有一个 “ 勇往直前 ” 的节目 , 参加者要连续成功过几道障碍 , 先到达终点者获胜 . 其中有一种旋转障碍 , 要求参加者站在旋转 12、的圆盘上 , 把球投入箱子里 , 假设参加者与圆盘间的动摩擦因数为 0 . 6 , 圆盘以 0 . 3 r /s 的转速匀速转动 , 则参加者站在离圆盘的圆心多远的地方才能 随圆盘一起转动 ?( 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 , g 取 1 0 m /2取 10 ) 解析 : 设参加者到圆心的最大距离为 r 时 , 恰好随圆盘一起匀速转动 , 此时 , 向心力恰好等于最大静摩擦力 . 即 m g = 2, 又知 = 2 n 代入数据解得 : r= 1 . 67m 因此 , 参加者站在离圆心 1 . 6 7 m 以内才能随圆盘一起匀速转动 . 答案 : 距圆心 1 . 67m 以内 1 2 3 4 5 6。