高中物理 第2章 2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度教案 教科版必修2-教科版高一必修2物理教案VIP免费

2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度学习目标知识脉络(教师用书独具)1.通过对圆周运动实例的分析，归纳总结物体做圆周运动的条件，理解向心力的概念．(重点)2．归纳影响向心力大小的相关因素，理解公式确切的含义．(重点)3．理解向心加速度的概念，会计算向心加速度的大小．(难点)一、向心力1．定义：做匀速圆周运动的物体所受合力方向始终指向圆心，这个合力就叫做向心力．2．方向：始终指向圆心，总是与运动方向垂直．3．作用：向心力只改变速度方向，不改变速度大小．4．来源：向心力是按照力的作用效果命名的．可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供．5．向心力的大小(1)实验探究①探究目的：探究向心力大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系．②实验方法：控制变量法．③实验过程a．保持ω、r相同，研究向心力F与小球质量之间的关系．b．保持m、r相同，研究向心力F与角速度ω之间的关系．c．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＝m.二、向心加速度1．定义做圆周运动的物体受到向心力的作用，由向心力产生的加速度，叫做向心加速度．2．大小a＝ω2r＝.3．方向向心加速度的方向时刻与速度方向垂直，且始终指向圆心．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力．()(2)向心力和重力、弹力一样，是性质力．()(3)向心力可以由重力或弹力等来充当，是效果力．()(4)向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小．()(5)由于匀速圆周运动的速度大小不变，故向心加速度不变．()(6)由于a＝ω2r，则向心加速度与半径成正比．()【提示】(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×2．(多选)对于做匀速圆周运动的物体，下列判断正确的是()A．合力的大小不变，方向一定指向圆心B．合力的大小不变，方向也不变C．合力产生的效果既改变速度的方向，又改变速度的大小D．合力产生的效果只改变速度的方向，不改变速度的大小AD[匀速圆周运动的合力等于向心力，由于线速度v的大小不变，故F合只能时刻与v的方向垂直，即指向圆心，故A对、B错；由合力F合的方向时刻与速度的方向垂直而沿切线方向无分力，故该力只改变速度的方向，不改变速度的大小，C错、D对．]3．(多选)用细绳拴着小球做圆锥摆运动，如图所示，下列说法正确的是()A．小球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用B．小球做圆周运动的向心力是重力和绳子的拉力的合力C．向心力的大小可以表示为F＝mrω2，也可以表示为F＝mgtanθD．以上说法都正确BC[小球受两个力的作用：重力和绳子的拉力，两个力的合力提供向心力，因此有F＝mgtanθ＝mrω2.所以正确答案为B、C.]4．如下列选项所示，细绳的一端固定，另一端系一小球，让小球在光滑水平面内做匀速圆周运动，关于小球运动到P点时的加速度方向可能正确的是()B[做匀速圆周运动的物体的加速度就是向心加速度，其方向指向圆心，B正确．]对向心力的理解1．向心力大小的计算F＝m＝mrω2＝mωv＝mr，在匀速圆周运动中，向心力大小不变；在非匀速圆周运动中，其大小随速率v的变化而变化．2．向心力来源的分析物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供．可以由一个力充当向心力；也可以由几个力的合力充当向心力；还可以是某个力的分力充当向心力．实例向心力示意图用细线拴住的小球在竖直面内做圆周运动至最高点时绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动线的拉力提供向心力，F向＝FT物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合【例1】如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直．当转盘逆时针匀速转动时，下列说法正确的是()A．P受的摩擦力方向为aB．P受的摩擦力方向为bC．P受的摩擦力方向为cD．P...