【优化方案】高中物理 第2章2.2 研究匀速圆周运动的规律课件 沪科必修2

2．2研究匀速圆周运动的规律

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练2.2课标定位学习目标：1.明确向心力的意义及作用效果，掌握向心力的计算公式．2．通过实验用圆锥摆验证向心力的表达式，增强学生的感性认识，加以理论分析，由牛顿第二定律获得向心力的表达式及物理意义．3．会计算速度的变化量，掌握向心加速度的公式，并理解其物理意义．重点难点：重点：应用向心力解答实际问题．难点：灵活运用各物理量间的计算公式解答有关物理问题；从做匀速圆周运动的物体所受的实际力出发分析出向心力．课标定位课前自主学案一、向心加速度1．定义：做匀速圆周运动的物体具有的沿半径指向_________的加速度，叫做向心加速度．2．________：总指向______，即向心加速度的方向总与速度方向_________．3．大小：a＝____＝ω2R＝ωv.4．物理意义：向心加速度是描述物体线速度的_____改变快慢的物理量．圆心方向圆心垂直方向二、向心力1．定义：在匀速圆周运动中，产生向心加速度的力叫做________．2．作用效果：不断改变物体的线速度______、使物体做圆周运动．3．方向：总是沿半径指向______，是一个变力．4．大小：F＝ma＝_______＝mω2R.5．说明：向心力是按力的___________命名的，它并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为某种性质的力来命名的，而是一种指向圆心的合力，或某一力的分力．向心力方向圆心作用效果思考感悟2011年广州亚运会田径赛场上，链球运动员在将链球抛掷出手之前，总要双手拉着链条加速转动几圈(如图2－2－1所示)，这样可以使链球速度尽量增大，抛掷出手后飞行得更远．在运动员加速转动的过程中，能发现他手中与链球相连的链条与竖直方向的夹角θ将随着链球速度的增大而增大．为什么会出现这种现象？图2－2－1提示：在链球的转动过程中，链条的拉力的水平分力提供向心力，由Fsinθ＝mω2·rFcosθ＝mg，可知，mgtanθ＝mω2·r故ω增大时，θ增大．核心要点突破特别提醒：(1)向心加速度的的方向时刻改改变，匀速圆圆周运动是一一种变加速运运动．(2)在非匀速圆周周运动中，向向心加速度的的公式仍适用用，但要注意意公式中各量量对应同一瞬瞬时．即时应用(即时突破，小小试牛刀)1．关于向心加速速度，下列说说法中正确的的是()A．向心加速度是是描述线速度度变化的物理理量B．向心加速度只只改变线速度度的方向，不不改变线速度度的大小C．向心加加速度度大小小恒定定，方方向时时刻改改变二、对对向心心力的的理解解及应应用1．向心心力是是按效效果命命名的的力(1)向心力力的作作用是是使物物体产产生向向心加加速度度，从从而使使物体体的速速度方方向时时刻发发生变变化，，而不不改变变速度度的大大小．．(2)在匀速速圆周周运动动中，，向心心力是是由物物体所所受的的外力力的合合力来来提供供，具具体处处理问问题时时可利利用平平行四四边形形定则则求合合力，，或将将所受受外力力分解解，在在指向向圆心心方向向上的的外力力的合合力为为向心心力，，其他他方向向合力力为零零，因因此有有时也也说物物体所所受““某几几个力力”的的合力力，““某一一个力力”或或“某某一分分力””充当当向心心力，，它们们并不不矛盾盾．(3)在非匀匀速圆圆周运运动中中，物物体所所受合合外力力的作作用效效果一一方面面提供供向心心力，，另一一方面面改变变速度度的大大小，，处理理此类类问题题时一一般将将所受受外力力沿法法线和和切线线方向向分解解，法法线方方向的的分力力为向向心力力，切切线方方向的的分力力改变变速度度的大大小，，使之之做非非匀速速圆周周运动动．某某一时时刻所所需向向心力力与该该时刻刻的瞬瞬时速速度相相对应应．(4)“向心力力”只只是说说明做做圆周周运动动的物物体需需要一一个指指向圆圆心方方向的的力，，而并并非物物体又又受到到一个个“新新的性性质””的力力．2．向心心力的的公式式：用向心心力公公式解解题的的步骤骤：(1)四确定定：确确定研研究对对象、、确定定轨道道平面面、确确定圆圆心位位置、、确定定向心心力的的方向向(确定轨轨道平平面和和圆心心位置置是难难点)；(2)受力分分析(不要把把向心心力作作为某某一性性质的的力进进行分分析)；(3)选定向向心力力方向向列方方程(求提供供的向向心力力时一一般用用合成成法或或正交交分解解法)．课堂互动讲练对向心加速度的理解类型一例1(2011年陕西西师大大附中中高一一考试试)如图2－2－4是甲、、乙两两球做做匀速速圆周周运动动时，，向心心加速速度随随半径径变化化的图图像，，其中中图线线甲为为一双双曲线线．由图像像可以以知道道()A．甲球运运动时时，线线速度度大小小保持持不变变B．甲球运运动时时，角角速度度大小小保持持不变变C．乙球运运动时时，线线速度度大小小保持持不变变D．乙球运运动时时，角角速度度大小小保持持不变变图2－2－4【答案】AD【方法总总结】在利用用图像像解决决物理理问题题时，，要注注意充充分挖挖掘图图像中中所携携带的的信息息，如如：一一个量量随另另一个个量如如何变变化；；变化化的确确切数数量关关系；；斜率率多大大，其其物理理意义义是什什么？？截距距、面面积各各有什什么意意义等等．同时还还要注注意把把物理理图像像和具具体的的物理理情景景结合合起来来考虑虑，应应该选选取哪哪一个个规律律或公公式解解决问问题．对向心力来源问题分析类型二例2一圆盘盘可绕绕通过过圆盘盘的中中心O且垂直直于盘盘面的的竖直直轴转转动，，在圆圆盘上上放置置一小小木块块A，它随随圆盘盘一起起做减减速圆圆周运运动，，如图图2－2－5所示，，则关关于木木块A的受力力，下下列说说法中中正确确的是是()图2－2－5A．木块A受重力力、支支持力力和向向心力力B．木块A受重力力、支支持力力和静静摩擦擦力，，摩擦擦力的的方向向与木木块运运动方方向相相反C．木块块A受重重力力、、支支持持力力和和静静摩摩擦擦力力，，摩摩擦擦力力的的方方向向不不指指向向圆圆心心D．木块块A受重重力力、、支支持持力力和和静静摩摩擦擦力力，，摩摩擦擦力力的的方方向向与与木木块块运运动动方方向向相相同同【精讲讲精精析析】由于于圆圆盘盘上上的的木木块块A在竖竖直直方方向向上上没没有有加加速速度度，，所所以以，，它它在在竖竖直直方方向向上上受受重重力力和和支支持持力力作作用用而而平平衡衡；；而而木木块块在在水水平平面面内内做做减减速速圆圆周周运运动动，，其其所所需需向向心心力力由由静静摩摩擦擦力力提提供供，，又又由由于于速速度度大大小小在在减减小小，，故故静静摩摩擦擦力力还还要要提提供供它它做做减减速速运运动动的的阻阻力力，，因因此此静静摩摩擦擦力力的的方方向向不不指指向向圆圆心心．【答案案】C【方法法总总结结】(1)向心心力力是是一一种种效效果果力力，，它它可可以以是是重重力力、、弹弹力力、、摩摩擦擦力力等等各各种种性性质质的的力力，，不不是是物物体体受受到到的的一一个个力力，，只只能能由由其其他他力力来来充充当当．分析物体体受力时时不能说说物体还还受到向向心力的的作用．(2)只有做匀匀速圆周周运动的的物体受受到的合合外力才才指向圆圆心，其其合外力力就充当当向心力力，而做做非匀速速圆周运运动的物物体所受受的合外外力不一一定指向向圆心．长为L的细线，，拴一质质量为m的小球，，一端固固定于O点．让其其在水平平面内做做匀速圆圆周运动动(这种运动动通常称称为圆锥锥摆运动动)，如图2－2－6所示．当当摆线与与竖直方方向的夹夹角是α时，求：：(1)细线的拉拉力T；(2)小球运动动的线速速度的大大小；(3)小球运动动的角速速度及周周期．圆周运动公式的综合应用类型三例3图2－2－6图2－2－