2.2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度 课件(共37张PPT)高中物理教科版（2019）必修 第二册

(课件网) 第二章 匀速圆周运动 2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度 v an v an v an 1. 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 2. 掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。 3. 知道匀速圆周运动具有指向圆心的加速度———向心加速度。 4. 理解向心加速度的表达式，并会用来进行简单的计算。 教学目标 小游戏：选用倒置的玻璃杯搬运乒乓球，两个杯子自由选择 要求：杯子必须脱离桌面 一、什么是向心力 学生活动1：移动乒乓球 转得快 转得慢 转得快，乒乓球在杯内做圆周转动 转得慢，乒乓球掉了下来 无论转动快慢乒乓球都会掉下来 问题1：为什么快速做圆周运动的乒乓球在一个杯子中不会掉下来，在另一个杯子中会掉下来呢？ 问题2：究竟做圆周运动的乒乓球有什么样的受力特点呢？ 问题1：杯子侧壁的弹力是怎样产生的？ 小球挤压侧壁使侧壁发生形变产生的。挤压侧壁，说明圆周运动的小球有远离圆心的运动趋势。 问题2：杯子侧壁的弹力方向如何？ 弹力方向与接触面垂直，也就是与侧壁的切面垂直，即弹力方向总是沿半径方向指向圆心。 归纳：小球在运动的每一瞬间，都有沿切线远离圆心的趋势，正是该弹力把小球拉到圆周上，使小球做圆周运动. 问题探究 研究匀速圆周运动的受力情况 小球在近似光滑的直筒杯底部做圆周运动，试对小球进行受力分析. G FN F 思考：什么力使乒乓球做圆周运动？ 对乒乓球在倒置的光滑玻璃杯中的圆周运动进行受力分析。 杯口小、底部大的杯子 G 重力和支持力的合力或者支持力的水平分力 FN F合 合力不指向圆心，也没有指向圆心的分力，所以无法完成圆周运动，会掉下来。 杯口大、底部小的杯子 G FN F合 G FN F O 合力 小球在细线的牵引下，在光滑桌面上匀速圆周运动，试对小球进行受力分析。 小球所受合力为细线的拉力，拉力沿着绳子指向圆心。拉力即为使小球做匀速圆周运动的力。 学生活动2：感受向心力 物体 实验 共同点 指向圆心的力来源 小球 小球 乒乓球 结论 弹力 细绳拉力 G和FN的合力或FN的水平分力 （1）都做圆周运动 （2）都受到一个始终指向圆心的力 做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力的作用，这个力叫向心力.显然为效果力. 观察与思考 1.月球绕地球做匀速圆周运动时，它受到了指向圆心的力作用吗？ 2.旋转秋千做匀速圆周运动时，它受到指向圆心的力吗？它所受的作用力的合力指向圆心吗？ 3.月球、旋转秋千做匀速圆周运动时，它们所受的合力是否改变了速度的大小？其方向与线速度方向有什么关系？ 1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力，叫向心力。 4. 效果：只改变 v 的方向，不改变 v 的大小。 3. 方向：始终指向圆心 ( 与 v 垂直 )，是变力。 2. 符号：Fn 一、什么是向心力 v v v O Fn Fn Fn 知识梳理 5. 来源：可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供；可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供。 二、向心力的大小 换用不同质量的沙袋，并改变沙袋转动的速度和绳的长度，感受向心力的变化。 猜想：向心力大小可能与_____有关. 物体质量、 轨道半径、 运动快慢 探究实验：用向心力演示器 标尺 长槽 短槽 挡板 手柄 变速塔轮 小球静止 G FN 原理分析 手推档板 G 匀速圆周运动 FN F′ F 1、F与m的关系 保持r、ω一定 保持ω 、m一定 3、F与ω 的关系 保持m、 r一定 2、F与r的关系 m大，F也大 ω 大，F也大 r大，F也大 结论: 方法: 控制变量法 Fn=m rω2 或者 Fn=m v2 r 精确实验证明: 物体做圆周运动，需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。 Fn=mrω2 或者 讨论交流 为什么在向心力大小的两种表达式中，一个式子中向心力的大小与半径成正比，而另一式 ... ...