《2018秋滬科版高中物理必修2課件：2.2 研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(共30張PPT)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018秋滬科版高中物理必修2課件：2.2 研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(共30張PPT)（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、2 .2研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 自主閱讀 自我檢測(cè)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圓心的加速度,叫做向心加速度。2.方向:時(shí)刻與物體的速度方向垂直且指向圓心。(2)a=2R,當(dāng)角速度不變時(shí),a與R成正比。4.意義:描述線速度方向改變快慢的物理量。5.在變速圓周運(yùn)動(dòng)中,物體的加速度就是向心加速度嗎?加速度一定指向圓心嗎?提示:在變速圓周運(yùn)動(dòng)中,物體的加速度不是向心加速度,加速度 不指向圓心,向心加速度指向圓心。 自主閱讀 自我檢測(cè)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向心力。2.方向:始終指向圓心。4.效果:改變物體的速度方向,但不改變物體的速度
2、大小。5.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是恒力嗎?提示:向心力總是沿半徑方向指向圓心,方向不斷改變,是變力。6.由向心力公式F=m 可知,F與運(yùn)動(dòng)半徑r成反比;由公式F=m 2r可知,F與運(yùn)動(dòng)半徑r成正比。這兩種說法是否矛盾?提示:不矛盾。當(dāng)線速度v一定時(shí),F與運(yùn)動(dòng)半徑r成反比;當(dāng)角速度一定時(shí),F與運(yùn)動(dòng)半徑r成正比。 自主閱讀 自我檢測(cè)1.正誤辨析(1)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心加速度只改變線速度的方向。 ()(3)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心力保持不變。 ()(4)向心力是根據(jù)效果命名的力。 ()(5)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,物體所受的合力就是向心力。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5) 自主閱讀 自我檢
3、測(cè)2.如圖所示,細(xì)繩的一端固定,另一端系一小球,讓小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度方向,正確的是()解析:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度就是向心加速度,其方向指向圓心。答案:B 自主閱讀 自我檢測(cè)3.如圖所示,在光滑水平面上,一質(zhì)量為m=0.20 kg的小球在繩的拉力作用下做半徑為r=1.0 m的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球運(yùn)動(dòng)的線速度大小為v=2.0 m/s,求:(1)小球運(yùn)動(dòng)的周期;(2)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),繩對(duì)它的拉力大小。(2)設(shè)小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)繩對(duì)它的拉力為F, 答案:(1)3.14 s(2)0.80 N 問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知
4、識(shí)點(diǎn)三對(duì)向心加速度的理解地球在不停地公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn),關(guān)于地球的自轉(zhuǎn),思考以下問題:(1)地球上各地的角速度大小、線速度大小是否相同?(2)地球上各地的向心加速度大小是否相同?要點(diǎn)提示:(1)地球上各地自轉(zhuǎn)的周期都是24 h,所以地球上各地的角速度大小相同,但由于各地自轉(zhuǎn)的半徑不同,由v=R知線速度不同。(2)由a= 2R知,地球上各地的向心加速度的大小因自轉(zhuǎn)半徑的不同而不同。 問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三1.向心加速度的物理意義描述線速度改變的快慢,只表示線速度的方向變化的快慢,不表示其大小變化的快慢。2.方向總是沿著圓周運(yùn)動(dòng)的半徑指向圓心,即方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,方向時(shí)
5、刻改變。3.圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)不論加速度a的大小是否變化,a的方向是時(shí)刻改變的,所以圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速曲線運(yùn)動(dòng)。4.向心加速度的計(jì)算公式 問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三5.向心加速度的大小與半徑的關(guān)系(1)當(dāng)半徑一定時(shí),向心加速度的大小與角速度的二次方成正比,也與線速度的二次方成正比,隨頻率的增大或周期的減小而增大。(2)當(dāng)角速度一定時(shí),向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成正比。(3)當(dāng)線速度一定時(shí),向心加速度與運(yùn)動(dòng)半徑成反比。 問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三【例1】 下列關(guān)于向心加速度的說法正確的是()A.向心加速度的方向始終指向圓心B.向心加速度的方向保持不變C
6、.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度是恒定的D.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度的大小不斷變化解析:向心加速度的方向時(shí)刻指向圓心,A正確;勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的大小不變,方向時(shí)刻變化,故B、C、D錯(cuò)誤。答案:A規(guī)律方法(1)向心加速度是矢量,方向總是指向圓心,始終與速度方向垂直,故向心加速度只改變速度的方向,不改變速度的大小。向心加速度的大小表示速度方向改變的快慢。 (2)向心加速度的公式適用于所有圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的計(jì)算。 問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練1 A、B兩小球都在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A球的軌道半徑是B球軌道半徑的2倍,A的轉(zhuǎn)速為30 r/min,B的轉(zhuǎn)
7、速為15 r/min。則兩球的向心加速度之比為()A.1 1 B.2 1 C.4 1 D.8 1解析:由題意知A、B兩小球的角速度之比A B=nA nB=2 1,所以兩小球的向心加速度之比aA aB= =8 1,故D正確。答案:D 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三對(duì)向心力的理解如圖所示,在線的一端系一個(gè)小輕球(如塑料球等),另一端牽在手中。將手舉過頭頂,使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。感受小球運(yùn)動(dòng)時(shí)線對(duì)手的拉力。改變小球轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢、線的長(zhǎng)度或球的質(zhì)量,感受向心力的變化跟哪些因素有關(guān)。要點(diǎn)提示:與小球的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)半徑、角速度有關(guān),并隨著小球 質(zhì)量變大、角速度變大、輕動(dòng)半徑變大,小球
8、對(duì)手的拉力也變大。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三1.向心力的作用效果由于向心力始終指向圓心,其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直,故向心力不改變線速度的大小,只改變線速度的方向。2.向心力的大小3.向心力的方向無論是否為勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力總是沿著半徑指向圓心,方向時(shí)刻改變,故向心力是變力。4.向心力來源向心力是根據(jù)力的作用效果命名的,它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力,也可以是它們的合力,還可以是某個(gè)力的分力。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三5.幾種常見的實(shí)例如下: 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三【例2】 (多選)右圖是一個(gè)內(nèi)壁光
9、滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動(dòng),有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說法正確的是()A.球A的線速度必定大于球B的線速度B.球A的角速度必定小于球B的角速度C.球A的運(yùn)動(dòng)周期必定小于球B的運(yùn)動(dòng)周期 D.球A對(duì)筒壁的壓力必定大于球B對(duì)筒壁的壓力 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三解析:根據(jù)上述規(guī)律可知,此題中的A、B兩小球?qū)嶋H上是具有相同的向心加速度,根據(jù) 可知,加速度相同時(shí),半徑越大,線速度越大,角速度越小,周期越大,即由RARB,可知vAvB,ATB,故選項(xiàng)A、B正確,C錯(cuò)誤。由于A、B質(zhì)量相同,在相同的傾斜面上,則
10、向心力相等,進(jìn)一步可知兩球所受的彈力相等,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:AB 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三規(guī)律方法比較兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間關(guān)系時(shí),實(shí)際上就是找出兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)之間存在的隱含的相同因素,然后用控制變量法即可判斷各物理量的關(guān)系。而上述兩類特殊規(guī)律正是反映了不同圓周運(yùn)動(dòng)之間的相同因素,是分析圓周運(yùn)動(dòng)問題經(jīng)常遇到的類型。若例題中兩小球質(zhì)量不相等,則上述運(yùn)動(dòng)量仍然符合規(guī)律,只是彈力和向心力發(fā)生變化而已,這是在分析問題時(shí)要注意的一個(gè)細(xì)節(jié)問題。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三變式訓(xùn)練2(多選)如圖所示,一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn),將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放
11、,則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中小球所需向心力是()A.繩的拉力B.重力和繩拉力的合力C.重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力D.繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三解析:分析向心力來源時(shí)就沿著半徑方向求合力即可,注意作出正確的受力分析圖。如圖所示,對(duì)小球進(jìn)行受力分析,它受到重力和繩子的拉力作用,向心力是指向圓心方向的合力。因此,它可以是小球所受合力沿繩方向的分力,也可以是各力沿繩方向的分力的合力。答案:CD 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析知識(shí)點(diǎn)三對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的理解生活中有很多運(yùn)動(dòng)可近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng),如車輪的旋轉(zhuǎn)、過山車的運(yùn)動(dòng)
12、、飛機(jī)在空中的盤旋等。請(qǐng)思考:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度、加速度、受力有何特點(diǎn)?要點(diǎn)提示:速度大小恒定、方向始終變化,加速度大小恒定,方向始終指向圓心,合力提供向心力。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)(1)線速度大小不變、方向時(shí)刻改變。(2)角速度、周期、頻率都恒定不變。(3)向心加速度和向心力的大小都恒定不變,但方向時(shí)刻改變。2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)(1)線速度大小不變而方向時(shí)刻改變,是變速運(yùn)動(dòng),不是勻速運(yùn)動(dòng)。(2)加速度大小不變而方向時(shí)刻改變,是變加速曲線運(yùn)動(dòng)。3.質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件合力的大小不變,方向始終與速度方向垂直。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知
13、識(shí)點(diǎn)三問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析【例3】 (多選)如圖所示,質(zhì)量相等的A、B兩物體緊貼在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒的豎直內(nèi)壁上,隨圓筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列關(guān)系正確的有()A.線速度vAvBB.運(yùn)動(dòng)周期TATBC.它們受到的摩擦力fAfBD.筒壁對(duì)它們的彈力FNAFNB解析:由于兩物體角速度相等,而r ArB,所以vA=rAvB=rB,A項(xiàng)正確;由于相等,則T相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;因物體豎直方向受力平衡,f=mg,所以fA=fB,C項(xiàng)錯(cuò)誤;彈力等于向心力,所以FNA=mrA2FNB=mrB2,D項(xiàng)正確。答案:AD 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析規(guī)律方法在解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中,要注意以
14、下幾個(gè)方面:(1)知道物體做圓周運(yùn)動(dòng)軌道所在的平面,明確圓心和半徑是解題的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。(2)分析清楚向心力的來源,明確向心力是由什么力提供的。 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三問題導(dǎo)引知識(shí)歸納典例剖析變式訓(xùn)練3一只小狗拉著雪橇在水平冰面上沿著圓弧形的道路勻速率行駛,下圖為雪橇所受的牽引力F及摩擦力f的示意圖,其中正確的是()解析:雪橇運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,與圓弧相切。又因?yàn)檠┣磷鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)時(shí)合外力充當(dāng)向心力,合外力方向必然指向圓心,綜上可知,C項(xiàng)正確。答案:C 1 2 3 41.關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度的方向,下列說法正確的是()A.與線速度方向始終相同B
15、.與線速度方向始終相反C.始終指向圓心D.始終保持不變解析:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度的大小不變,而方向時(shí)刻變化,向心加速度的方向與線速度方向垂直,始終指向圓心。答案:C 1 2 3 42.(多選)下列關(guān)于向心力的說法正確的是()A.物體受到向心力的作用才可能做圓周運(yùn)動(dòng)B.向心力是指向圓心方向的合力,是根據(jù)力的作用效果來命名的,但受力分析時(shí)應(yīng)該畫出C.向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力,也可以是其中某一種力或某幾種力的合力D.向心力只改變物體運(yùn)動(dòng)的方向,不改變物體運(yùn)動(dòng)的快慢解析:向心力是一種效果力,實(shí)際由某種或某幾種性質(zhì)力提供,受力分析時(shí)不分析向心力。向心力只改變物體線速度的方向
16、,不改變線速度的大小。答案:CD 1 2 3 43.如圖所示,質(zhì)量為m的木塊從半徑為R的半球形碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的過程中,如果由于摩擦力的作用使木塊的速率不變,那么()A.加速度為零B.加速度恒定C.加速度大小不變,方向時(shí)刻改變,但不一定指向圓心D.加速度大小不變,方向時(shí)刻指向圓心解析:木塊做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng),加速度大小不變,但方向時(shí)刻指向圓心,加速度時(shí)刻改變。 答案:D 1 2 3 44.小明站在水平地面上,手握不可伸長(zhǎng)的輕繩一端,繩的另一端有質(zhì)量為m的小球,甩動(dòng)手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。球某次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),繩突然斷掉,球飛行水平距離d后落地。如圖所示。已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長(zhǎng)為 d,重力加速度為g,忽略手的運(yùn)動(dòng)半徑和空氣阻力。求:(1)繩斷時(shí)球的速度大小; (2)繩能承受的最大拉力是多大? 1 2 3 4解析:(1)設(shè)繩子斷后球的飛行時(shí)間為t,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,豎直方向
2018秋滬科版高中物理必修2課件：2.2 研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(共30張PPT)
