- 2021-06-02 发布 |
- 37.5 KB |
- 7页
申明敬告： 本站不保证该用户上传的文档完整性，不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
人教版必修二5.6《向心力》WORD教案3
第七节 向心力 探索：自学尝试解决下列问题 1、 做圆周运动的物体具有向心加速度，则物体所受的作用力是否可以为零？为什么？ 解析：不可以为零。由牛顿第二定律知：物体的加速度不为零，则所受的作用力必不为零。 2、 做匀速圆周运动的物体其动能是否变化？合外力做的功是多少？ 解析：做匀速圆周运动的物体，由于其速率不变，故其动能不变，由动能定理可知，合外力做的功为零。 3、 请你探究一下做匀速圆周运动的物体所受的合外力的方向如何？ 解析：做匀速圆周运动的物体，其加速度大小不变，方向不断改变，始终指向圆心，根据牛顿第二定律可知，物体所受的合外力的方向，就是加速度的方向，故始终指向圆心。 要点归纳 1、向心力：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力叫做向心力。 注意：①向心力是根据力的作用效果来命名的。向心力可以是某一个力或某个力的分力或某几个力的合力来提供。不管属于什么性质的力，只要产生向心加速度，就叫做向心力。 ②向心力的方向与线速度的方向垂直，起改变速度方向的作用，不改变速度的大小，所以向心力不会对物体做功。 2、变速圆周运动： 速率大小发生变化的圆周运动叫做变速圆周运动。 注意：①变速圆周运动中的合外力并不指向圆心。这一力F可以分解为互相垂直的两个力：跟圆周相切的分力Fr和指向圆心方向的分力Fn. Fn.产生了向心加速度，与速度垂直，改变了速度方向。 Fr产生切向加速度，切向加速度与物体的速度方向在一条直线上，它改变了速度的大小。 仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动，同时具有向心加速度和切向加速度的运动是变速圆周运动。 ②变速圆周运动中，某一点的向心加速度和向心力均可用、和、公式求解，只不过v,都是指那一点的瞬时速度。 ③处理一段曲线运动的方法： 一段曲线运动轨迹可以分割成许多不同半径的极短一小段圆弧，这样一般曲线运动可以采用圆周运动的分析方法。 3、向心力大小公式： 推论： 1、 向心力的来源分析： （1） 匀速圆周运动中，物体所受的合外力提供其做圆周运动的向心力。例如，用细线系一小球在水平面内作匀速圆周运动，其所需的向心力就是由重力和细绳的拉力的合力来提供。又如汽车在水平路面上匀速转动时的向心力就由其静摩擦力来提供。 （2） 一般圆运动中的向心力与合外力不同。此时向心力只是合外力的一个分力，如图7-1所示。 2、 分析圆周运动问题的一般方法： ①确定做圆周运动物体的研究对象。 ②确定物体圆周运动的轨道平面、圆心、半径及轨道。 ③按通常的方法，对研究对象进行受力分析，从中确定出哪些力起到了向心力作用，即组成向心力。 ④选用合适的向心力公式，建立方程来求解，有些问题需运用几何知识建立辅助方程来帮助求解。 注意： （1） 对物体进行受力分析时，易将向心力当做一个新受的力而造成错误。关键要注意向心力是根据力的效果来命名的。它不是一个新的力。 （2） 一般圆周运动中的力的特点：注意此时的合外力不等于向心力。其一个分量指向圆心，该力为向心力，改变速度方向。另一个分量沿切线方向，用来改变速度的大小。 例题探究与解答 例1： 如图6-7-1所示，一圆盘可绕通过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，如图，则关于木块A的受力，下列说法正确的是（ ） A.木块A受重力、支持力和向心力 B.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反。 C.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心 D.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同。 分析：由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力作用而平衡，而木块在水平面内做匀速圆周运动，其所需向心力由摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。选项C正确。 答案：C 例2 ：如图6-7-2所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需向心力是（ ） A、绳的拉力 B、重力和绳拉力的合力 C、重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D、绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力 解析：本题考查向心力的有关知识。如图6-7-3所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力作用，向心力是指向圆心方向的合外力。因此，它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向的分力的合力，选C、D 答案：C、D 说明：这是个非匀速圆周运动，绳的拉力与重力的合力不是向心力 例3：如图6-7-4所示，一个内壁光滑的圆锥的轴线垂直于水平面，圆锥固定不动，两个质量相同的球A、B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（ ） A、球A的线速度必大于球B的线速度 B、球A的角速度必小于球B的角速度 C、球A的运动周期必小于球B的运动周期 D、球A对筒壁的压力必大于球B对筒壁的压力 解析：两球均贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，它们均受到的重力和筒壁对它的弹力作用，这两个力的合力提供向心力，由图6-7-5所示，可知筒壁对小球的弹力，而重力和弹力的合力为 由牛顿第二定律可得： 所以 ① ② ③ ④ 由于A球运动的半径大于B球运动的半径，由①式可知A球的角速度必小于B球的角速度；由②式可知球A的线速度必大于球B的线速度；由③式可知球A的运动周期必大于球B的运动周期；球A对筒壁的压力一定等于球B对筒壁的压力。所以选项A、B正确。 答案：A、B 说明：求解匀速圆周运动的向心力常采用以下程序： ①先对物体进行受力分析，画好受力图，然后用球合力的方法得到指向圆心的向心力； ②再借助于v、、T、n、t等求得a，再用牛顿第二定律F向=ma向求得向心力。 例4、 如图6-7-6所示，细杆的一端与与一小球相连，可绕过O 点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中 ab分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是（ ） A、a处为拉力，b处为拉力 B、a处为拉力，b处为推力 C、a处为推力，b处为拉力 D、 a处为推力，b处为推力 解析：小球以O点为圆心在竖直面内做圆周运动。在最低点时，小球受力除重力外，还 有杆的作用力，只有杆对小球向上拉时，小球才能绕O点做圆周运动，故杆对小球只能是拉力。故选项C、D错误。 小球在最高点，杆对小球可以向下拉，也可以向上推。当小球速度小于时，杆对小球向上推，当小球的速度大于时，杆对小球向下拉。故选项AB正确。 答案：AB 合作求解 1、某人驾车正在平直路上前进，突然前方出现了一堵很长的墙，此人要想不撞墙，是拐弯好呢？还是急刹车好？ 解析：无论是刹车还是转弯，都是为了避免汽车与墙相撞，刹车时地面的摩擦力使汽车减速，设地面与汽车轮胎间的动摩擦因数为，则汽车刹车时的加速度为： 。故汽车从开始刹车到汽车静止，汽车行驶的距离为： 。 当汽车转弯时，汽车转弯的摩擦力使汽车改变运动方向，因此在转弯时汽车所做的运动匀速圆周运动，运动半径R为：， 。由以上两式可得： s查看更多