2.2研究匀速圆周运动的规律（问题探究式）课件沪科版必修2:35张PPT

课件35张PPT。第二章 研究圆周运动 第二节 研究匀速圆周运动的规律匀速圆周运动的实质是什么?那么做匀速圆周运动的物体所受的合力有何特点？加速度又怎样呢？匀速圆周运动是变速曲线运动变速曲线运动运动状态改变一定受到外力一定存在加速度复习提问问题探究一、向心加速度问题探究地球受到什么力的作用?
这个力可能沿什么方向? 应该受到指向太阳的引力作用 问题探究小球受到几个力的作用?
这几个力的合力沿什么方向? 小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用，其合力即为绳子的拉力，其方向指向圆心 一、向心加速度问题探究加速度的定义式是什么？a 的方向与Δv 的方向相同如何确定Δv的方向?速度的变化量Δv一、向心加速度曲线运动中的速度的变化量：
作法：从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度矢量v1和v2，从初速度v1的末端至末速度v2的末端所作的矢量就是速度的变化量△v .直线运动中的速度的变化量：
v1=3m/s,水平向东;
v2=5m/s,水平向东.v1=5m/s,水平向东;
v2=3m/s,水平向东.v1Δvv2Δv = 2m/sΔv = -2m/s一、向心加速度一、向心加速度1、定义：做匀速圆周运动的物体加速度指向圆心，这个加速度称为向心加速度4、物理意义：描述速度方向变化的快慢2、符号：an3、方向：始终指向圆心5、说明：匀速圆周运动加速度的大小不变，方向时刻改变，所以匀速圆周运动不是匀变速运动，是变加速运动指向圆心一、向心加速度向心加速度的表达式：问题探究一、向心加速度向心加速度的表达式：v不变时，an与r 成反比ω不变时，an与r 成正比问题探究一、向心加速度小球受哪些力？合外力有何特点？轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。 二、向心力GFNF小球受力分析： OFN与G相抵消，所以合力为F分析：绳子对球有指向圆心的力合力二、向心力OFFFvvvO 小球受力分析： 结论： 做匀速圆周运动的小球，合外力指向圆心，与速度v垂直二、向心力向心力是不是像重力、弹力、摩擦力那样按性质来命名的？【牢记】：向心力是 ，它是物体所受
力的合力.向心力的作用效果是只改变速度的 ， 不改变速度的 .匀速圆周运动的合力有何特点？【牢记】：匀速圆周运动的合力大小不变，方向沿半径指向圆心，方向时刻变化，是一变力.效果力方向大小问题探究问题探究二、向心力2、向心力的方向：3、向心力的来源：向心力不是一种特殊的力，它可能是重力或弹力或摩擦力，或者是某个力的分力，还可能是它们的合力.沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向1、向心力定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向心力.方向时刻发生变化，是变力.二、向心力向心力是根据力的作用效果来命名的，受力分析时不要把向心力当作一个独立的力.注意：4、向心力的作用效果:只改变v的方向,不改变v的大小为什么？因为在运动方向上所受的合外力为0，这个方向上的加速度也为0，所以速度大小不变，只改变速度方向.二、向心力向心力的大小跟哪些因素有关？验证：猜想：可能与m 、r、ω、v有关控制变量法问题探究二、向心力向心力的大小跟哪些因素有关？二、向心力向心力的大小：F=mω2r由 v=ωr 得注意单位 F→N ω→rad/s r→m v→m/s F=mv2/r二、向心力向心加速度向心力牛顿第二定律理论推导mgFNf摩擦力f 提供了向心力实例分析1mg三、学以致用：实例分析mgfFNFN提供向心力实例分析2三、学以致用：实例分析实例分析3F合＝mg tanθ竖直方向:FN cosθ＝mg
水平方向:F合=mω2r竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2 R sinθ沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球三、学以致用：实例分析例题精讲例1、下列关于向心加速度的说法中，正确的是 （ ）
A、向心加速度的方向始终与速度的方向垂直
B、向心加速度的方向保持不变
C、在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的
D、在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化A　　A、受重力、支持力
　　B、受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
　　C、受重力、支持力、向心力、摩擦力
　　D、以上均不正确例2 、如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A的受力情况是（? ）
B例题精讲例3 、如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心的距离为r，求图中a、b、c、d各点的加速度之比.例题精讲例4 、 画出下列物体所受的向心力F拉GF拉GNfGNNGGNF向= F拉F向F向= fGNF向F向F向例题精讲训练巩固1．关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向，下列说法
正确的是 (　　)
A．与线速度方向始终相同　 B．与线速度方向始终相反
C．始终指向圆心 D．始终保持不变C2. 如图所示，为A、B两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图象，其中A为双曲线的一个分支，由图可知 (　　)
A．A物体运动的线速度大小不变
B．A物体运动的角速度大小不变
C．B物体运动的角速度大小不变
D．B物体运动的线速度大小不变AC训练巩固3．关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力，下列说法正确的是 (　　)
A．向心力是一个恒力
B．因向心力指向圆心，且与线速度垂直，所以它不能改变线速度的大小
C．向心力是物体所受的合力
D．向心力和向心加速度的方向都是不变的BC训练巩固4. 如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮的半径是小轮的2倍，大轮上的一点S与转动轴的距离是半径的1/3，当大轮边上P点的向心加速度是12 cm/s2时，大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度分别为多大？[答案]　aS＝4 cm/s2　aQ＝24 cm/s2训练巩固5.如图所示，一小球用轻绳悬挂于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，运动中小球所需的向心力是 (　　)
A．绳的拉力
B．重力和绳的拉力的合力
C．重力和绳的拉力的合力沿绳方向的分力
D．绳的拉力和重力沿绳方向的分力的合力CD训练巩固6.一列火车质量为500t，拐弯时沿着圆弧形轨道前进，圆弧半径为375m，通过弯道时车速为54 km/h，火车所需要的向心力是多大？产生的向心加速度是多大？解：火车拐弯时v =54km/h=15m/s,m=500t=5×105kg.向心加速度向心力7.如图所示，有一质量为m的小球在光滑的半球形碗内做匀速圆周运动，轨道平面在水平面内。已知小球与半球形碗的球心O的连线跟竖直方向的夹角为θ，半球形碗的半径为R，求小球做圆周运动的速度及碗壁对小 球的弹力. FNmg
xy训练巩固向心力方向：总指向圆心，时刻改变大小：F=mrω2 ，F=mv2/r作用效果：只改变线速度方向，不改变线速度大小。向心加速度方向：总指向圆心，时刻改变大小：a=rω2 ，a=v2/r物理意义：描述物体在做圆周运动时，速度方向变化快慢的物理量课堂小结