《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)質(zhì)課件(第2課時(shí)對(duì)向心力概念的理解及表達(dá)式的應(yīng)用)

《向心力》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)質(zhì)課件(第2課時(shí)對(duì)向心力概念的理解及表達(dá)式的應(yīng)用)

第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)

物理觀念

向心力表達(dá)式的理解。

科學(xué)思維

通過(guò)實(shí)驗(yàn)會(huì)分析向心力的來(lái)源，掌握向心力大小的表達(dá)式并會(huì)應(yīng)用公式進(jìn)行計(jì)算，會(huì)分析簡(jiǎn)單情境中的向心力的來(lái)源和向心力的應(yīng)用。

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向心力PPT，第二部分內(nèi)容：核心探究

核心要點(diǎn)一　向心力來(lái)源分析

[問(wèn)題探究]

1.如圖所示，滑冰運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎時(shí)什么力充當(dāng)向心力？

2.如圖所示，小球繞O′在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，可以說(shuō)小球受重力、繩的拉力和指向O′的向心力嗎？

答案　不能，向心力是按效果命名的力，物體實(shí)際受到的沿半徑方向的合力即為向心力，不是另外受到的某一個(gè)力。

[探究歸納]

1.向心力的來(lái)源

向心力是從力的作用效果命名的，它不是物體受到的力，可以由重力、彈力等各種性質(zhì)的力，或者是幾個(gè)力的合力、某個(gè)力的分力提供。當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力提供向心力；當(dāng)物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力指向圓心的分力提供向心力。

2.常見(jiàn)的幾個(gè)實(shí)例分析

(1)重力(萬(wàn)有引力)提供向心力

如地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。

(2)彈力提供向心力

如圖所示，在光滑水平面上，將繩子的一端系在O點(diǎn)，繩子另一端系一小球，使小球在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由繩子的拉力(彈力)提供。

(3)靜摩擦力提供向心力如圖所示，木塊隨圓盤(pán)一起在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由靜摩擦力提供。木塊相對(duì)圓盤(pán)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向是沿半徑背離圓心，靜摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。

(4)合力提供向心力如圖所示，汽車(chē)過(guò)拱橋時(shí)，經(jīng)最高點(diǎn)時(shí)其向心力由重力和支持力的合力提供。

(5)向心力由某一力的分力提供如圖所示，小球做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，繩的拉力可分解為水平分力F1和豎直分力F2，則向心力可認(rèn)為由繩拉力的水平分力提供，當(dāng)然也可以認(rèn)為是由重力和繩的拉力的合力提供。

[試題案例] 

[例1] (多選)如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，提供運(yùn)動(dòng)中小球所需向心力的是(　　)

A.繩的拉力

B.重力和繩拉力的合力

C.重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力

D.繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力

核心要點(diǎn)二　向心力表達(dá)式的理解及應(yīng)用

[問(wèn)題探究]

如圖所示，圓盤(pán)在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為4 rad/s，盤(pán)面上距離圓盤(pán)中心0.1 m 的位置有一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的小物體隨圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。則小物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小為多少？

答案　小物體所需要的向心力為F＝mω2r

將ω＝4 rad/s，r＝0.1 m，m＝0.1 kg，代入得F＝0.16 N。

[探究歸納]

1.向心力大小

2.向心力的方向

無(wú)論是否為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力總是沿著半徑指向圓心，方向時(shí)刻改變，故向心力是變力。

3.向心力的作用效果

改變線速度的方向，由于向心力始終指向圓心，其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小。

[針對(duì)訓(xùn)練2] (多選)如圖所示，在光滑的橫桿上穿著兩質(zhì)量分別為m1、m2的小球，小球用細(xì)線連接起來(lái)，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩小球與橫桿不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　)

A.兩小球的速率一定相等

B.兩小球的角速度一定相等

C.兩小球的向心力一定相等

D.兩小球到轉(zhuǎn)軸的距離與其質(zhì)量成反比

核心要點(diǎn)三　勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及解題方法

1.質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件：合力的大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心。勻速圓周運(yùn)動(dòng)僅是速度的方向變化而速度大小不變的運(yùn)動(dòng)，所以向心力就是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力。

2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)

(1)線速度大小不變、方向時(shí)刻改變。

(2)角速度、周期、頻率都恒定不變。

(3)向心力的大小都恒定不變，但方向時(shí)刻改變。

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