§5.6-5.7向心力和向心加速度.doc

2008-2009学年度高一物理必修2活动单5.6-5.7 向心加速度和向心力学习目标： 1、理解向心加速度和向心力的概念 2、知道匀速圆周运动中产生向心加速度的原因。3、掌握向心力与向心加速度之间的关系。学习重点： 1、理解向心力和向心加速的概念。2、知道向心力大小，向心加速的大小，并能用来进行计算。 活动一、思考并回答下例问题：(1)匀速圆周运动有哪些特点？(2) 结合课本两幅图例分析，物体作匀速圆周运动时所受外力情况如何？有无加速度，若有，加速度方向如何，为什么？总结：（1）向心加速度的定义： 理论上：（2）向心加速度的方向： 活动二、通过极限法探究向心加速度的方向： 活动三、通过“相似三角形法”求向心加速度的大小：向心加速度的表达式： 或 向心加速度的单位：向心加速度的理解：见课本P19思考与讨论例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，向心加速度的方向不断变化例2、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 ( )AA物体运动的线速度大小不变BA物体运动的角速度大小不变CB物体运动的角速度大小不变DB物体运动的线速度大小不变例3、见课本P19问题与练习4活动四、观察以下匀速圆周运动的实例，分析其合力方向的特征：结论：合力总指向 。理论说明：做圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，产生向心加速度的原因正是这个指向圆心的合力，实际上，任何匀速圆周运动的物体，其合力必指向 ，我们把这个指向 的合力叫做向心力。例3、见课本P22问题与练习2题并作出受力分析图例5、以下关于向心力的说法正确的是：（ ）A向心力是一种性质力 B匀速圆周运动的向心力是恒力C向心力可以由几个力的合力提供，也可以由某个力提供，也可以由某个力的分力提供D向心力只能改变物体速度的方向，不能改变速度的大小例6、下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是： ( ) A物体除其他的力外还要受到个向心力的作用 B物体所受的合外力提供向心力 C向心力是一个变力 D向心力的大小直在变化 向心力的大小：（试根据牛顿第二定律写出向心力的表达式）活动五、用圆锥摆粗略验证向心力的表达式：1、如右图所示，用长为L的细线拴一个质量为M的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，即为圆锥摆，细线与竖直方向间的夹角为，关于小球的受力情况，下列说法不正确的是：（）A小球受到重力、线的拉力和向心力三个力B向心力是线的拉力和小球所受重力的合力C向心力大小等于细线对小球拉力的水平分量D向心力的大小等于Mgtan2、该实验的仪器及测量用具有哪些？实验需测量的物理量有哪些？3、若在误差允许范围内得到哪两个量相等，则说明了向心力的表达式 正确。活动五、探究匀速圆周运动的向心力的影响因素：如图，有一个小沙桶，用细绳系住，绳上离小沙桶重心40cm的地方打一个结A，80cm的地方打一个结B。实验一：手握住绳结A，使小沙桶在水平面内做匀速圆周运动，每秒转1圈。体会此时绳子拉力的大小。实验二：手握住绳结B，保持其它量不变，每秒仍转1圈。体会此时绳子拉力的大小。可见：匀速圆周运动的向心力与 有关。实验三：手握住绳结A，保持其它量不变，每秒仍转2圈。体会此时绳子拉力的大小。可见：匀速圆周运动的向心力与 有关。实验四：手握住绳结A，保持其它量不变，小沙桶的质量加倍。体会此时绳子拉力的大小。可见：匀速圆周运动的向心力与 有关。结论：匀速圆周运动的向心力与 ， ， 有关。进一步的理论推导得出：F向mr2总结：1、上面的实验探究方法是： 2、结合，可以得出另一个向心力的表达式：F向 小问题：小明根据F向mr2认为向心力与圆周运动的半经 r 成正比；小红根据认为向心力与圆周运动的半经 r 成反比，你怎么看？例4、如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上，离轴心r = 20cm处放置一小物块A，其质量m = 2kg，A与盘面间的静摩擦力的最大值为其重力的k倍（k = 05），试求：（1）当圆盘转动的角速度 = 2rad/s，物块与圆盘间的摩擦力为多大?方向如何?（2）若使A与盘面间不发生相对滑动，则圆盘转动的最大角速度是多大? （取g = 10m/s2）对比：质量为5t的汽车以72Km/h的速度转过一个水平弯道（可以匀速圆周运动的一部分），水平弯道的半经是40米，问：（1）汽车转弯时的向心力多大？（2）转弯时的向心力由汽车侧向的静摩擦力提供，已知汽车与路面的动摩擦因素为0.2，通过计算判断该汽车能否安全转弯？若不能，请计算出该汽车转弯时最大速度。巩固练习1、在匀速圆周运动中，下列物理量不变的是：（ ）A向心加速度 B线速度 C向心力 D角速度2、小球m用长为L的细线悬挂在O点，在O点的正下方L/2处的P点有一钉子，把小球拉到图示位置释放。当摆线摆到竖直位置而碰到钉子时，小球：（ ）A速度突然变为原来的2倍 B向心加速度突然变为原来的2倍C细线拉力为原来的2倍 D角速度突然增加为原来的2倍3、关于匀速圆周运动，以下说法正确的是：（ ）A匀速圆周运动一定是变速运动 B匀速圆周运动一定是匀变速运动C匀速圆周运动一定是变加速曲线运动 D匀速圆周运动一定是匀速曲线运动4、如图，在光滑的水平面上有一光滑小孔O，一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为m=1.0Kg的小球A，另一端连接质量为M=4.0Kg的重物B，求：（1）当A球沿半经 r=0.1m 的圆做匀速圆周运动，其角速度为w=10rad/s时，B对地面的压力多大？（2）当A球的角速度多大时，B物体将开始要离开地面？5、如图所示，质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端固定有一个质量为m的小球使小球在水平面内作半径为R的匀速圆周运动，且角速度为，则杆的上端受到球对杆的作用力大小为：（ ） Am2R BmCm D不能确定6、下图为一皮带传动装置，大轮与小轮固定在同一根轴上，小轮与另一中等大小的轮子间用皮带相连，它们的半径之比是123。A、B、C分别为轮子边缘上的三点，那么三点线速度之比vAvBvC= ；角速度之比ABC= ；向心加