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《向心力》圆周运动PPT优质课件(第2课时对向心力概念的理解及表达式的应用)

《向心力》圆周运动PPT优质课件(第2课时对向心力概念的理解及表达式的应用)

发布于:2020-05-03 14:24:18

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《向心力》圆周运动PPT优质课件(第2课时对向心力概念的理解及表达式的应用)

第一部分内容:核心素养目标

向心力表达式的理解。

通过实验会分析向心力的来源,掌握向心力大小的表达式并会应用公式进行计算,会分析简单情境中的向心力的来源和向心力的应用。

... ... ...

向心力PPT,第二部分内容:核心探究

核心要点一 向心力来源分析

[问题探究]

1.如图所示,滑冰运动员转弯时什么力充当向心力?

2.如图所示,小球绕O′在水平面内做匀速圆周运动,可以说小球受重力、绳的拉力和指向O′的向心力吗?

答案 不能,向心力是按效果命名的力,物体实际受到的沿半径方向的合力即为向心力,不是另外受到的某一个力。

[探究归纳]

1.向心力的来源

向心力是从力的作用效果命名的,它不是物体受到的力,可以由重力、弹力等各种性质的力,或者是几个力的合力、某个力的分力提供。当物体做匀速圆周运动时,合外力提供向心力;当物体做变速圆周运动时,合外力指向圆心的分力提供向心力。

2.常见的几个实例分析

(1)重力(万有引力)提供向心力

如地球卫星绕地球做圆周运动。

(2)弹力提供向心力

如图所示,在光滑水平面上,将绳子的一端系在O点,绳子另一端系一小球,使小球在水平面上做匀速圆周运动,则小球做匀速圆周运动的向心力由绳子的拉力(弹力)提供。

(3)静摩擦力提供向心力如图所示,木块随圆盘一起在水平面内运动,即做匀速圆周运动,其向心力由静摩擦力提供。木块相对圆盘的运动趋势方向是沿半径背离圆心,静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。

(4)合力提供向心力如图所示,汽车过拱桥时,经最高点时其向心力由重力和支持力的合力提供。

(5)向心力由某一力的分力提供如图所示,小球做圆锥摆运动,绳的拉力可分解为水平分力F1和竖直分力F2,则向心力可认为由绳拉力的水平分力提供,当然也可以认为是由重力和绳的拉力的合力提供。

[试题案例] 

[例1] (多选)如图所示,一小球用细绳悬挂于O点,将其拉离竖直位置一个角度后释放,则小球以O点为圆心做圆周运动,提供运动中小球所需向心力的是(  )

A.绳的拉力

B.重力和绳拉力的合力

C.重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力

D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力

核心要点二 向心力表达式的理解及应用

[问题探究]

如图所示,圆盘在水平面内匀速转动,角速度为4 rad/s,盘面上距离圆盘中心0.1 m 的位置有一个质量为0.1 kg的小物体随圆盘一起转动。则小物体做匀速圆周运动的向心力大小为多少?

答案 小物体所需要的向心力为F=mω2r

将ω=4 rad/s,r=0.1 m,m=0.1 kg,代入得F=0.16 N。

[探究归纳]

1.向心力大小

2.向心力的方向

无论是否为匀速圆周运动,其向心力总是沿着半径指向圆心,方向时刻改变,故向心力是变力。

3.向心力的作用效果

改变线速度的方向,由于向心力始终指向圆心,其方向与物体运动方向始终垂直,故向心力不改变线速度的大小。

[针对训练2] (多选)如图所示,在光滑的横杆上穿着两质量分别为m1、m2的小球,小球用细线连接起来,当转台匀速转动时,两小球与横杆不发生相对滑动,下列说法正确的是(  )

A.两小球的速率一定相等

B.两小球的角速度一定相等

C.两小球的向心力一定相等

D.两小球到转轴的距离与其质量成反比

核心要点三 匀速圆周运动的特点及解题方法

1.质点做匀速圆周运动的条件:合力的大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心。匀速圆周运动仅是速度的方向变化而速度大小不变的运动,所以向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合力。

2.匀速圆周运动的三个特点

(1)线速度大小不变、方向时刻改变。

(2)角速度、周期、频率都恒定不变。

(3)向心力的大小都恒定不变,但方向时刻改变。

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