2020物理新素养同步人教必修二课件： 第五章　曲线运动 第6节

1、物理 必修必修人教版人教版 第五章 曲线运动曲线运动 第六节向心力第六节向心力 素养目标定位 理解向心力的概念，知道它是根据力的作用效果命名的理解向心力的概念，知道它是根据力的作用效果命名的 知道向心力大小与哪些因素有关，会分析向心力的来源，并能用表知道向心力大小与哪些因素有关，会分析向心力的来源，并能用表 达式进行有关计算达式进行有关计算 了解一般曲线运动的处理方法了解一般曲线运动的处理方法 素养思维脉络 1 1课前预习反馈课前预习反馈 2 2课内互动探究课内互动探究 3 3核心素养提升核心素养提升 4 4课内课堂达标课内课堂达标 5 5课后课时作业课后课时作业 课前预习反馈课前预习反馈 向

2、心力 1定义 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，这个合力叫做向 心力。产生向心加速度的原因是由于它受到了指向 _的合力。 2方向 向心力的方向始终沿着半径指向_，与线速度方 向_，时刻发生改变。 知识点知识点 1 圆心圆心 圆心圆心垂直垂直 3表达式 Fn_或Fn_。 4来源 (1)向心力是根据力的_命名的，可以由重力 、弹力、摩擦力等各种性质的力提供。 (2)匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的 _，也可能是某个力的_。 m2r 作用效果作用效果 合力合力 分力分力 1变速圆周运动 变速圆周运动物体所受合外力不等于向心力，合外力一般 产生两个效果。 (1)跟圆周相切的分力Ft，只改变线

3、速度的大小，产生 _加速度，此加速度描述线速度_的 快慢。 (2)跟圆周切线垂直而指向圆心的分力Fn，只改变线速度的 方向，产生_加速度。 2一般的曲线运动的处理方法 一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许多很短的小段， 每一小段可看作一小段_，研究质点在这一小段 的运动时，可以采用_的处理方法进行处理 。 知识点知识点 2变速圆周运动和一般的曲线运动变速圆周运动和一般的曲线运动 切向切向 大小变化大小变化 向心向心 圆弧圆弧圆周运动圆周运动 判一判 (1)匀速圆周运动的向心力是恒力。() (2)匀速圆周运动的合力就等于向心力。() (3)所有圆周运动的合力都等于向心力。() (4)向心力和重力

4、、弹力一样，是性质力。() (5)向心力的作用是改变物体的速度，产生向心加速度。 () 辨析思考辨析思考 选一选 如图所示，一个水平大圆盘绕过圆 心的竖直轴匀速转动，一个小孩坐 在距圆心为r处的P点不动，关于小 孩的受力，以下说法正确的是( ) A小孩在P点不动，因此不受摩擦 力的作用 B小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力 C小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力 D若使圆盘以较小的转速转动，小孩在若使圆盘以较小的转速转动，小孩在P点受到的摩擦力不变点

5、受到的摩擦力不变 C 解析：由于小孩随圆盘做匀速圆周运动，一定需要向心力 ，该力一定指向圆心，而重力和支持力在竖直方向上，它 们不能充当向心力，因此小孩会受到静摩擦力的作用，且 充当向心力，选项A、B错误，C正确；由于小孩随圆盘转 动半径不变，当圆盘角速度变小，由Fm2r可知，所需 向心力变小，选项D错误。 想一想 链球运动员投掷时可以通过抡绳子来调节链球速度的大小 (如图)。这给我们带来疑问：难道向心力可以改变速度的 大小吗？这到底是什么原因呢？ 解析：不能。绳子对链球的拉力沿运动方向的分量改变速 度大小。 课内互动探究课内互动探究 探究一对向心力的理解探究一对向心力的理解 汽车在水平路面上

6、保持速度大小不变，请思考汽车转弯时 的向心力是由什么力提供的。 提示：路面对车的静摩擦力提供向心力。 1 1向心力的作用效果 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向心力的特点 (1)方向时刻在变化，总是与线速度的方向垂直。 (2)在匀速圆周运动中，向心力大小不变，向心力是变力， 是一个按效果命名的力。 5向心力来源的实例分析 (多选)洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒 壁上，如图所示，则此时( ) A衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用 B衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的 C衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由弹

7、力提供的 D筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大 典例典例 1 AC 解析：衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力三个力的作用 ，其中弹力提供其做圆周运动的向心力，A、C正确，B错 误；由于重力与静摩擦力保持平衡，所以摩擦力不随转速 的变化而变化，D错误。 对点训练1一只小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆 弧形的道路匀速行驶，如图所示为雪橇所受的牵引力F及 摩擦力Ff的示意图，其中正确的是() 解析：雪橇运动时所受摩擦力为滑动摩擦力，方向与运动 方向相反，与圆弧相切，又因为雪橇做匀速圆周运动时合 力充当向心力，合力方向必然指向圆心。综上可知，C项 正确。 C 探究二匀速圆周运动的特点及处理方法探究二匀速圆

8、周运动的特点及处理方法 绳子的一端拴一个重物，用手握住另一端，使重物在光滑 的水平面内做匀速圆周运动，请思考： (1)小球所需的向心力由谁提供？ (2)怎样来求细绳所受的拉力大小？ 提示：(1)绳子的拉力提供。 (2)根据牛顿第二定律Fman来求拉力。 2 1匀速圆周运动的特点 线速度大小不变、方向时刻改变；角速度、周期、频率都 恒定不变；向心加速度和向心力大小都恒定不变，但方向 时刻改变。 2匀速圆周运动的性质 (1)线速度仅大小不变而方向时刻改变，是变速运动。 (2)向心加速度仅大小恒定而方向时刻改变，是非匀变速曲 线运动。 (3)匀速圆周运动具有周期性，即每经过一个周期物体都要 重新回到

9、原来的位置，其运动状态(如v、a大小及方向)也 要重复原来的情况。 (4)做匀速圆周运动的物体所受外力的合力大小恒定，方向 总是沿半径指向圆心。 3从动力学角度处理匀速圆周运动的思路和方法 (1)匀速圆周运动问题的解题模型 (2)模型突破 解决匀速圆周运动依据的规律是牛顿第二定律和匀速圆周 运动的运动学公式，因此求物体所受的合力，并选择圆周 运动的公式是解决这类问题的关键。此外，弄清物体圆形 轨道所在的平面，明确圆心和半径也是解题的一个关键环 节。 (2018内蒙古集宁一中高一下学期月考)如图所 示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的 水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO

10、重合 。转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落 入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相 对罐壁静止，它和O点的连线与OO之间的夹角为60， 重力加速度大小为g。若0，小物块受到的摩擦力恰 好为零，求0。 典例典例 2 解题指导：以小物块为研究对象，受到重力和陶罐给它的 弹力作用，这两个力的合力提供向心力，其做圆周运动的 平面在水平面内，根据牛顿第二定律求解。 AC 探究三一般曲线的运动探究三一般曲线的运动 如图所示，汽车在高低不平的路面上 行驶的运动通常是一个比较复杂的曲 线运动，那么汽车运动时需要向心力 吗？如何研究一般的曲线运动？ 3 提示：提示：需要向心力。在复杂的曲

11、线运动中取一小段研究，每一小段都可以需要向心力。在复杂的曲线运动中取一小段研究，每一小段都可以 看成是某个圆周的一部分。不同位置上所对应的看成是某个圆周的一部分。不同位置上所对应的“圆周运动圆周运动”的的“圆心圆心”和和 “半径半径”是不同的。是不同的。 1一般的曲线运动 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的 曲线运动，如图所示。 (2019四川省资阳中学高一下学期期中)一般的 曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动 的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代 替。如图(a)所示，曲线上的A点的曲率圆定义为：通过A 点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情

12、况下， 这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径叫做A点的曲率半径 。现将一物体沿与水平面成角的方向以速度v0抛出，如 图(b)所示。则在其轨迹最高点P处的曲率半径是 () C 典例典例 3 解题指导：应用运动的合成与分解知识及圆周运动规律求 解，充分体会一般的曲线运动的处理方法。 对点训练3(多选)一质点沿螺旋线自外向内运动，如 图所示。已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该质 点的运动，下列说法正确的是( ) A质点运动的线速度越来越大 B质点运动的向心力越来越大 C质点运动的角速度越来越大 D质点所受的合外力不变 BC 核心素养提升核心素养提升 匀速圆周运动和变速圆周运动的区别匀速圆周运动和变速圆周运动的区别 如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运 动，且与圆盘相对静止，图中c沿半径指向圆心，a与c垂 直，下列说法正确的是( ) A当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为b方向 B当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为c方向 C当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为a方向 D当转盘减速转动时，P受摩擦力方向可能