2019_2020学年高中物理第二章匀速圆周运动第2节匀速圆周运动的向心力和向心加速度学案教科版必修2.doc

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1、第2节　匀速圆周运动的向心力和向心加速度　1．知道什么是向心力，理解它是一种效果力．　2．理解向心力公式的确切含义、向心力的来源及向心力大小的实验探究方法．　3．理解向心加速度的推导，知道做匀速圆周运动的物体的加速度指向圆心．　4．理解公式a＝和a＝rω2的确切含义，并能用来进行计算．（重点＋难点）一、什么是向心力1．感受向心力：用细绳拴接一个小物体，在光滑桌面上抡动细绳使小物体做圆周运动，会感觉到手对小物体的拉力的方向指向圆心减小旋转速度而保持半径不变，拉力减小，增大旋转半径而保持旋转速度不变，拉

2、力增大，换质量较大的物体进行实验，拉力增大2．圆周运动实例分析(1)月球绕地球做匀速圆周运动，月球受地球的力是引力，方向由月球中心指向地球中心．(2)“旋转秋千”在水平面内做匀速圆周运动，受重力和吊绳的拉力，这两个力的合力指向圆周运动的圆心．3．向心力的含义：做匀速圆周运动的物体受到方向始终指向圆心的合力．4．向心力的来源：向心力可以由弹力提供，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1．实验探究(1)探究目的：探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径

3、r之间的关系．(2)实验方法：控制变量法．(3)实验过程①保持ω、r相同，研究向心力F与小球质量m之间的关系．②保持m、r相同，研究向心力F与角速度ω之间的关系．③保持ω、m相同，研究向心力F与半径r之间的关系．(4)实验结论：做匀速圆周运动所需向心力的大小，在质量和角速度一定时，与半径成正比；在质量和半径一定时，与角速度的平方成正比．在半径和角速度一定时，与质量成正比．2．向心力的公式：F＝mω2r或F＝m3．向心力的方向：始终指向圆心，与速度方向垂直．164．向心力的作用：只改变速度的方向，不改

4、变速度的大小三、向心加速度1．定义：做匀速圆周运动的物体，在向心力的作用下产生的加速度．2．大小：a＝＝ω2r3．方向：与向心力的方向相同，指向圆心．甲同学认为由公式a＝知向心加速度a与运动半径r成反比；而乙同学认为由公式a＝ω2r知向心加速度a与运动半径r成正比，他们两人谁的观点正确？说一说你的观点．提示：他们两人的观点都不准确，当v一定时，a与r成反比，当ω一定时，a与r成正比．　对向心力的理解1．向心力是效果力(1)向心力因其方向时刻指向圆心而得名，故它为效果力．(2)向心力总是指向圆心，而线

5、速度是沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直．所以向心力的作用效果只是改变物体速度的方向，而不改变速度的大小．2．向心力的来源(1)向心力是从力的作用效果命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力．它可以是重力、弹力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力．(2)当物体做匀速圆周运动时，合外力就是向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力就是向心力．3．向心力是变力向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力．　向心力公式F＝

6、m或F＝mω2r不仅适用于匀速圆周运动，也适用于变速圆周运动或一般的曲线运动．（多选）关于向心力，以下说法中不正确的是()A．向心力是除物体所受重力、弹力和摩擦力以外的一种新力B．向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合外力C．向心力是做匀速圆周运动的物体线速度变化的原因D．只要物体受到向心力的作用，物体就做匀速圆周运动16[解析]　向心力是效果力，不是新力，向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合外力，B正确，A错误；向心力是做匀速圆周运动的物体线速度变化的原因，C正确；向心力必须大小不变，才能保证物

7、体做匀速圆周运动，D错误．[答案]　AD向心力可由其他一切力提供，也可以是由其他力的合力或分力提供．当物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，它沿着半径的方向指向圆心，并且大小恒定；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力提供向心力，而合外力在切线方向上的分力用以改变速度的大小．　1．有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”，杂技演员骑摩托车（可视为质点）先在如图所示的大型圆筒底部做速度较小、半径较小的圆周运动，通过加速，圆周运动半径亦逐步增大，最后能以较大的速度在垂直的壁上做匀速圆周运动，这时使车子

8、和人整体做圆周运动的向心力是()A．筒壁对车的摩擦力B．筒壁对车的弹力C．摩托车本身的动力D．重力和摩擦力的合力解析：选B．当车子和人在垂直的壁上做匀速圆周运动时，在竖直方向上，摩擦力等于重力，这两个力是平衡力；在水平方向上，车子和人转动的向心力是由筒壁对车的弹力来提供，所以正确选项为B．　对向心加速度的理解1．向心加速度的几种表达式a＝＝r＝4π2f2r＝4π2n2r2．向心加速度的物理意义因为向心加速度方向始终指向圆心，与线速度方向垂直，只改变线速度的方向，不改变