人教版 (2019)必修 第二册2 向心力教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 向心力教学课件ppt，共41页。PPT课件主要包含了向心力，不发生改变，速度的方向，某个力，几个力的合力，作用效果，控制变量法，Fnmω2r，很短的小段，探究一向心力的理解等内容，欢迎下载使用。
知识点一　向心力 1. 如图所示,飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中,忽略空气阻力,人和飞椅组成的系统受到了哪些力?所受合力的方向有什么特点?
答案:忽略空气阻力,飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中,系统受到重力和绳子的拉力.这两个力的合力指向运动轨迹的圆心.
2.向心力:做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向 .这个指向 的力就叫作向心力. 3.对于做匀速圆周运动的物体,物体的速度大小 ,因此,所受合力只改变 . 4.向心力是由 或者 提供的,是根据力的 命名的.
知识点二　向心力的大小
答案:换用质量大的沙袋,向心力变大;增大沙袋转动的速度,向心力变大;增加绳的长度,向心力变大.
1.如图所示,在绳子的一端拴一个小沙袋,另一端握在手中.将手举过头顶,使沙袋在水平面内做圆周运动.此时,沙袋所受的向心力近似等于绳对沙袋的拉力.换用质量大的沙袋,向心力如何变化?增大沙袋转动的速度,向心力如何变化?增加绳的长度,向心力如何变化?
2.实验探究向心力大小的表达式,所使用的实验方法是 . 3.向心力的表达式: 或者 .
知识点三　变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1.过山车是一种刺激的娱乐项目,那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷.当过山车运动到如图所示的位置时,它做变速圆周运动.此时过山车所受的合力还指向圆心吗?合力产生什么效果?
答案:因为过山车做变速圆周运动,所以过山车所受的合力不指向圆心.探究合力产生的效果,可以把合力分解到指向圆心和与圆相切两个方向上.如图所示,指向圆心的分力(Fn)的效果是提供向心力,改变速度的方向,与圆相切的分力(Ft)的效果是改变速度的大小.
2.一般曲线运动:运动轨迹既不是 也不是 的曲线运动. 3.一般曲线运动的研究方法:将一般的曲线运动分割为许多 ,质点在每一小段的运动都可以看作 运动的一部分.
1.向心力的方向时刻指向圆心,方向不断变化.(　　)2.物体由于做匀速圆周运动而产生了一个向心力.(　　)3.做匀速圆周运动的向心力是恒力.(　　)4.向心力既可以改变速度的大小,也可以改变速度的方向.(　　)5.做匀速圆周运动的物体所受的合力提供向心力.(　　)6.物体做圆周运动的速度越大,向心力一定越大.(　　)
如图所示,用一根细绳,一端系一小球,另一端固定在一枚图钉上.将图钉钉在光滑水平桌面上.
1.用手指沿小球与图钉连线的垂直方向轻轻推小球,在绳子伸直前,小球做什么运动?为什么?
答案:绳子伸直前,由于小球只在竖直方向上受重力和支持力的作用,二力平衡,小球做匀速直线运动.
2.细绳伸直后(设绳保持伸直状态),小球做什么运动?小球受到哪些力的作用?
答案:细绳伸直后,小球做匀速圆周运动.小球受到三个力的作用,重力、支持力和绳子对小球的拉力.
3.小球做匀速圆周运动时,向心力的来源是什么?向心力的作用效果是什么?向心力是物体真实受到的某个力吗?
答案:小球做匀速圆周运动时,绳子对小球的拉力或者说重力、支持力和绳子对小球的拉力的合力提供向心力.向心力的作用效果是只改变速度方向而不改变速度大小.向心力是指向圆心方向上的合力,并不是物体真实受到的某个力.
1.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,故向心力不改变速度的大小. 2.向心力的方向:无论是否为匀速圆周运动,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.向心力是按力的作用效果命名的,充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,可以是某一个单独的力,也可以是几个力的合力,还可以是物体受到的合力在沿半径指向圆心方向上的分量.
【典例1】把一个小球放在光滑的半球形容器中,使小球沿容器壁在某一水平面内做匀速圆周运动,如图所示.关于小球的受力情况,下列说法正确的是(　　)
解析:小球沿光滑的半球形容器壁在某一水平面内做匀速圆周运动时,小球受重力、支持力,合力指向运动轨迹的圆心,提供向心力.故选项C正确.
答案:C
A.小球受重力、向心力B.小球受到的合力为0C.小球受重力、容器壁的支持力D.小球受重力、容器壁的支持力 和向心力
解析:向心力是根据力的作用效果命名的,故选项A错误;由于向心力指向圆心,与线速度方向始终垂直,所以它的效果只是改变线速度方向,不会改变线速度大小,故选项B、D错误,选项C正确.
【变式】关于做匀速圆周运动物体的向心力,下列说法正确的是(　　) A.向心力是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性 质的力来命名的 B.向心力与速度方向不一定始终垂直 C.向心力只能改变线速度的方向 D.向心力只改变线速度的大小
1.下图为向心力演示器的示意图,当匀速转动手柄1时,变速塔轮2和3就随之匀速转动,放在长槽4和短槽5中的小球A和B就随之做匀速圆周运动.使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供.球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8.根据标尺8上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两球所受向心力的比值.
1.把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使它们的转动半径相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球转动的角速度之比分别为1∶1、1∶2和1∶3,分别读出两球所受的向心力大小之比,将结果填入表1.
表1:m1=m2,r1=r2
根据表中数据,你能得出什么结论?
答案:在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的二次方成正比.
2.把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上,使半径之比为2∶1;调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所受的向心力大小之比,然后使半径之比为3∶1、4∶1重复实验,将结果填入表2.
答案:在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成正比.
表2:m1=m2,ω1=ω2
3.分别将质量之比为1∶1、1∶2、1∶3的不同小球放在长槽和短槽上,使两球的转动半径相同,调整塔轮上的皮带,使两个小球的角速度相同,分别读出两球所受的向心力大小之比,将结果填入表3.
答案:在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比.
表3:r1=r2,ω1=ω2
1.实验注意事项. (1)实验前应将横臂紧固,螺钉旋紧,以防球和其他部件飞出造成事故. (2)实验时,不宜使标尺露出的格数太多,以免球沿槽外移引起过大的误差. (3)摇动手柄时,应力求加速缓慢速度均匀. (4)皮带要拉紧.
【典例2】如图所示的装置是用来探究小球做圆周运动所需向心力的大小Fn与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的.两个变速塔轮通过皮带连接,匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的钢球就做匀速圆周运动.横臂的挡板对钢球的压力提供钢球所需的向心力,钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺.根据标尺上的红白相间的等分标记,可以粗略计算出两个钢球所受向心力的比值.
解析:在研究向心力的大小Fn与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某个量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法. (1)根据控制变量法的要求可知,在研究向心力的大小Fn与质量m的关系时,要保持角速度与半径相同. (2)两球的质量相同,转动的半径相等,可知研究的是向心力的大小与角速度的关系.
答案:(1)A　(2)C
(1)在研究向心力的大小Fn与质量m的关系时,要保持　 相同.  A.ω和r　　B.ω和m　　C.m和r　　D.m和Fn (2)如果两个钢球的质量和半径相等,则是在研究向心力的大小Fn与　 的关系.  A.质量m B.半径r C.角速度ω
【变式】如图所示,图甲为用向心力演示器验证向心力公式的实验示意图,图乙为其俯视图.图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定,且a、b轮半径相同.a、b两轮在皮带的带动下匀速转动.
(1)两槽转动的角速度ωA　　　　(选填“>”“=”或“