粤教版 (2019)必修 第二册第二节 向心力与向心加速度集体备课ppt课件

这是一份粤教版 (2019)必修 第二册第二节 向心力与向心加速度集体备课ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了作用效果，向心力F，mω2r，ω2r，答案C等内容，欢迎下载使用。
一、感受向心力1．填一填(1)向心力。物体做匀速圆周运动时所受合外力的方向始终指向轨迹的 ，这个指向 的合外力称为向心力。(2)作用效果。向心力只改变物体线速度的 ，不改变线速度的 ，因此向心力不做功。(3)来源。向心力是根据力的 来命名的。它可能是重力、弹力、摩擦力，也可能是某几个力的合力，或是某个力的分力。
2．判一判(1)做匀速圆周运动的物体所受到的向心力是恒力。 ( )(2)向心力和重力、弹力、摩擦力一样，是性质力。 ( )(3)向心力可以由某种性质的力来充当，是效果力。 ( )3．选一选关于向心力的说法中正确的是 (　　)A．物体由于做圆周运动而产生向心力B．向心力不改变做圆周运动的物体的速度大小C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力
解析：力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动，而不是因为做圆周运动才产生向心力，故A项错误；向心力只改变物体速度的方向，不改变速度的大小，故B项正确；物体做匀速圆周运动的向心力方向永远指向圆心，其大小不变，方向时刻改变，故C项错误；只有匀速圆周运动中合外力提供向心力，而非匀速圆周运动中向心力并非物体所受的合外力，故D项错误。答案：B　
二、探究影响向心力大小的因素1．填一填(1)实验目的：探究做圆周运动的物体所需要的 与其质量m、转动半径r和转动角速度ω之间的关系。(2)实验器材：向心力演示器(如图)，小球等。
(3)探究过程。①保持m、r相同，改变角速度ω，则ω越大，向心力F就 。②保持m、ω相同，改变半径r，则r越大，向心力F就 。③保持ω、r相同，改变质量m，则m越大，向心力F就 。(4)结论。物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成 ，与半径成正比，与角速度的二次方成 。(5)公式。
2．选一选用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。某次实验如图所示，请回答相关问题：
(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中研究方法是__________。A．理想实验法 B．等效替代法C．控制变量法 D．演绎法(2)图中是在研究向心力的大小F与________的关系。A．质量m　　　B．角速度ω　　　C．半径r(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为__________。A．1∶9 B．3∶1C．1∶3 D．1∶1
解析：(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。故选C。(2)图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系。故选B。(3)根据F＝mrω2，两球的向心力之比为1∶9，半径和质量相等，则转动的角速度之比为1∶3，因为靠皮带传动，变速塔轮的线速度大小相等，根据v＝rω，知与皮带连接的变速塔轮对应的半径之比为3∶1。故选B。答案：(1)C　(2)B　(3)B
三、向心加速度1．填一填(1)定义。由向心力产生的指向 的加速度称为向心加速度。(2)物理意义。描述线速度 改变的快慢。(3)大小。
2．判一判(1)匀速圆周运动是加速度不变的运动。 ( )(2)向心加速度描述线速度大小变化的快慢。 ( )(3)匀速圆周运动的物体所受合外力一定指向圆心。 ( )3．想一想(1)在匀速圆周运动中，物体的加速度等于向心加速度吗？加速度一定指向圆心吗？提示：在匀速圆周运动中，物体的加速度等于向心加速度，加速度一定指向圆心。(2)在变速圆周运动中，物体的加速度等于向心加速度吗？加速度一定指向圆心吗？提示：在变速圆周运动中，物体的加速度不一定等于向心加速度，加速度不一定指向圆心，向心加速度指向圆心。
探究(一)　向心力来源的分析　[问题驱动]如图所示，用细绳拉着质量为m的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。(1)小球受哪些力作用？什么力提供了向心力？合力指向什么方向？提示：小球受到重力、支持力和绳的拉力，绳的拉力提供了向心力，合力等于绳的拉力，方向指向圆心。(2)若小球的线速度为v，运动半径为r，合力的大小是多少？
[重难释解]物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供。几种常见的实例如下：
如图所示，一小球套在光滑轻杆上，绕着竖直轴OO′匀速转动，下列关于小球受力的说法中正确的是 (　　)A．小球受到摩擦力、重力和弹力B．小球受到重力和弹力C．小球受到重力、弹力、向心力D．小球受到重力、弹力、下滑力解析：小球套在光滑轻杆上，没有受到摩擦力的作用，小球做圆周运动，受到重力和弹力作用，两个力的合力充当做圆周运动的向心力，故B正确。答案：B　
圆周运动向心力分析的三点注意(1)向心力可能是物体受到的某一个力或某几个力的合力，也可能是某一个力的分力。(2)物体做匀速圆周运动时，合外力一定是向心力，方向指向圆心，只改变速度的方向。(3)物体做变速圆周运动时，合外力沿半径方向的分力充当向心力，改变速度的方向；合外力沿轨道切线方向的分力改变速度的大小。
[素养训练]1．物体做匀速圆周运动时，下列说法正确的是(　　)A．物体必须受到恒力的作用B．物体所受合力必须等于零C．物体所受合力的大小可能变化D．物体所受合力的大小不变，方向不断改变解析：物体做匀速圆周运动时，由合外力提供向心力，向心力的方向始终指向圆心，时刻改变，大小不变，故A、B、C错误，D正确。答案：D　
2．(2022·珠海学考检测)如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是(　 )A．木块A受重力、支持力和向心力B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
解析：由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。C正确。答案：C　
探究(二)　探究向心力大小的表达式 [重难释解]1．实验仪器
2．实验原理及探究方法(1)实验原理。匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。这时，小球向外挤压挡板，挡板对小球的反作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时，小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的弹簧，弹簧的压缩量可以从标尺上读出，该读数显示了向心力大小。(2)探究方法——控制变量法。
　3.实验步骤(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，使两个小球的角速度不一样。探究向心力的大小与角速度的关系。(2)保持两个小球质量不变，增大长槽上小球的转动半径。调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度相同。探究向心力的大小与轨道半径的关系。(3)换成质量不同的小球，分别使两小球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度也相同。探究向心力的大小与质量的关系。(4)重复几次以上实验。
4．数据处理(1)m、r一定。(2)m、ω一定。
(3)r、ω一定。(4)分别作出F向ω2、F向r、F向m的图像。5．实验结论(1)在质量和轨道半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。(2)在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与轨道半径成正比。(3)在轨道半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。(1)图示情景正在探究的是________。A．向心力的大小与半径的关系B．向心力的大小与线速度大小的关系C．向心力的大小与角速度大小的关系D．向心力的大小与物体质量的关系
(2)通过本实验可以得到的结果是________。A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比C．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D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比解析：(1)控制半径、角速度不变，只改变质量，来研究向心力的大小与质量之间的关系，所以D选项是正确的。(2)通过控制变量法，得到的结果为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，所以C选项是正确的。答案：(1)D　(2)C
[素养训练]1．如图所示，图甲为“用向心力演示器探究向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。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__________ωB。(选填“>”“＝”或“