高中物理教科版必修2课件：第2章 2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度:14张PPT

课件14张PPT。2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度1.理解向心力和向心加速度的概念.
2.能通过实验,探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系.
3.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力. 探究一探究二对向心力的理解
1.向心力的作用效果
只改变线速度的方向,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.
2.大小对于匀速圆周运动,向心力大小始终不变,但对非匀速圆周运动(如用一根绳拴住小球绕固定圆心在竖直平面内做的圆周运动),其向心力大小随速率v而变化,公式表述的只是瞬时值.
3.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.探究一探究二4.向心力的来源 探究一探究二探究一探究二正确理解向心加速度
1.向心加速度的物理意义
向心加速度是描述速度方向改变快慢的物理量.
2.向心加速度的公式探究一探究二4.非匀速圆周运动中的向心加速度
匀速圆周运动中的向心加速度就是物体的实际加速度.而在非匀速圆周运动中,向心加速度是物体加速度在指向圆心方向上的分量.探究一探究二5.实例
如图甲所示,质量为m的小球由于细绳的拉力作用,绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动,细绳的拉力对小球产生沿半径指向圆心的向心加速度an.如图乙所示,质量为m的小球在细绳的拉力和重力共同作用下在竖直平面内做圆周运动,当小球运动到如图所示的位置时,绳的拉力和重力的合力并不指向圆心,因而小球的加速度a也不指向圆心,这时小球的向心加速度an仍指向圆心,an为a的一个分加速度,a的另一分加速度aτ沿圆弧切线方向.探究一探究二特别提醒不管是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动,向心加速度an一定指向圆心,并非只有匀速圆周运动中的向心加速度才指向圆心.【例1】 如图所示,细绳下面悬挂一质量为m的小球,细绳上端固定,让小球在水平面上做匀速圆周运动,细绳与竖直方向的夹角为θ,试分析小球做圆周运动向心力的来源并求出其大小.
点拨:无论物体做匀速圆周运动还是变速圆周运动,向心力一定是指向圆心方向的合外力.解析:小球受重力及细绳的拉力两力作用,故重力与拉力的合力提供向心力,如图所示,竖直方向Tcos θ=mg,水平方向Fn=Tsin θ,故小球做圆周运动向心力的大小Fn=mgtan θ.
答案:见解析
题后反思向心力是按效果命名的.任何一个力或几个力的合力,只要它能使物体产生向心加速度,它就是物体所受的向心力.【例2】 (多选)下列说法正确的是(　　)
A.向心加速度是描述角速度变化快慢的物理量
B.向心加速度是描述线速度大小变化快慢的物理量
C.向心加速度总是与速度方向垂直
D.向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量
点拨:根据向心加速度的物理意义进行分析、判断.
解析:向心加速度描述线速度方向变化的快慢,选项A、B错误,选项D正确;向心加速度的方向时刻指向圆心,与线速度方向总是互相垂直,选项C正确.
答案:CD
题后反思直线运动中,加速度是描述线速度大小变化快慢的物理量;曲线运动中,加速度是描述速度大小和方向变化快慢的物理量;圆周运动中,向心加速度则是描述线速度方向变化快慢的物理量.