2019-2020年高中物理向心加速度教案新課標人教版必修2.doc
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2019-2020年高中物理向心加速度教案新課標人教版必修2 1． 理解向心加速度的概念。 2． 理解向心加速度公式的確切含義，并能用來計算。 3． 知道在勻速圓周運動中，向心加速度大小不變，方向總是指向圓心。 4． 知道在變速圓周運動中，可用公式a=v2/r求質(zhì)點在圓周上某一點的向心加速度。 學習重點: 勻速圓周運動向心加速度。 學習難點: 主要內(nèi)容: 一、向心力 (1)定義：做圓周運動的物體所受到的沿半徑指向圓心方向的外力。 ①質(zhì)點做勻速圓周運動所受到的合外力，就是向心力。 ②質(zhì)點做變速圓周運動(速度的大小發(fā)生變化)所受到的合外力沿半徑指向圓心方向的分力，就是向心力。 (2)向心力并不是一種特殊性質(zhì)的力，向心力的名稱只是根據(jù)這個力的方向總是沿半徑指向圓心的特點來命名的，它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的合力，或者某個力的分力，沒有單獨存在的另外的向心力，在對質(zhì)點進行受力分析時，不能額外的加個向心力。 (3)向心力的方向：始終沿半徑指向圓心，始終與線速度方向垂直，是時刻變化的。 (4)向心力的作用：只改變線速度的方向，不改變線速度的大小。 （5）向心力的大?。? ①實驗：如圖，用質(zhì)量不同的鋼球和鋁球做實驗，使兩球運動的半徑r和角速度ω相同。結(jié)論是：質(zhì)量越大，所需的向心力就________。 換用兩個質(zhì)量相同的小球做實驗，保持它們運動的半徑相同。結(jié)論是：角速度越大，所需向心力也__________。 仍用兩個質(zhì)量相同的小球做實驗，保持小球運動角速度相同。結(jié)論是運動半徑越大，所需的向心力__________。 ②理論證明：勻速圓周運動所需的向心力大小為： ③幾個導出公式： ④勻速圓周運動的向心力大小是不變的，(但方向時刻變化，始終指向圓心，向心力是變力而非恒力)。 (6)質(zhì)點做變速率圓周運動時，所受合外力方向一般不指向圓心。可將合力沿半徑方向和切線方向正交分解，其沿半徑方向的分力即為向心力，用來改變速度的方向；其沿切線方向的分力，改變速度的大小。變速圓周運動中的線速度和角速度大小是變化的，計算質(zhì)點在圓周上某一點時所需要的向心力大小，其中v、ω應是該點的線速度、角速度大小。 問題：1、向心力是一種特殊的力嗎? 2、重力(引力)、彈力、摩擦力都可以單獨作為質(zhì)點的向心力嗎? 3、上述幾種力的合力或分力可以作為質(zhì)點的向心力嗎? 二、向心加速度 (1)定義：由向心力產(chǎn)生的加速度。 (2)向心加速度a與向心力F的關(guān)系遵從牛頓第二定律F=ma。 (3)方向：總是沿半徑指向圓心，始終與線速度方向垂直。 (4)大小(由向心力公式和牛頓第二定律求得)： (5)意義：描述由于運動方向改變而引起的速度變化的快慢。 (6)勻速圓周運動是加速度變化的變加速曲線運動(非勻變速曲線運動)。因為對某一確定的勻速圓周運動來說，m、r、v、ω、T的大小都是不變的，所以向心力和向心加速度的大小不變，但方向卻時刻改變。 (7)對于變速率圓周運動，可以用公式求質(zhì)點在圓周上某點的向心加速度瞬時值，其中w或v應取該點的線速度和角速度的瞬時值。 問題：1、勻速圓周運動的向心加速度的大小不變，所以勻速圓周運動是勻加速曲線運動，這種說法對嗎? 2、向心加速度的公式僅適用于勻速圓周運動情況嗎? 【例一】月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道接近于圓形，它的軌道半徑是3．84105km，公轉(zhuǎn)周期是27．3天。月球繞地球公轉(zhuǎn)的向心加速度是多大?已知月球的質(zhì)量是7．41022千克，則地球與月球間的引力為多大? 【例二】如圖所示的傳動裝置中，A、B兩輪同軸轉(zhuǎn)動。A、B、C三輪的半徑大小的關(guān)系是RA=RC=2RB。當皮帶不打滑時，三輪的角速度之比、三輪邊緣的線速度大小之比、三輪邊緣的向心加速度大小之比分別為多少? 【例三】如圖所示，木塊P放在水平圓盤上，隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，下面說法中正確的是 ( ) A．P受到的靜摩擦力方向總是指向圓心。 B．圓盤勻速轉(zhuǎn)動過程中，P受到的靜摩擦力為零。 C．在轉(zhuǎn)速一定的條件下，P受到的靜摩擦力的大小跟P與軸O的距離成正比。 D．在P與軸0的距離一定的條件下，P受到的靜摩擦力的大小跟圓盤勻速轉(zhuǎn)動的角速度成正比。 【例四】上題中，要使木塊P相對于盤靜止，盤轉(zhuǎn)動的最大角速度為多少? 【例五】如圖所示，在光滑的水平面上有兩個質(zhì)量相同的球A和球B，A、B之間以及B球與固定點O之間分別用兩段輕繩相連，以相同的角速度繞著0點做勻速圓周運動。(1)畫出球A、B的受力圖。(2)如果OB=2AB，求出兩段繩子拉力之比TAB：TOB 課堂訓練： 1．甲、乙兩物體以大小相等的速度做勻速圓周運動，它們的質(zhì)量之比為1：3，軌道半徑之比為3：4，則甲、乙兩物體的向心加速度及向心力之比分別為( ) A．4：3，4：9 B．3：4，4：9 C．4：3，9：4 D．3：4，9：4 2．一個做勻速圓周運動的物體，如果軌道半徑不變，轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，所需的向心力就比原來的向心力大40N，物體原來的向心力大小為___________。 3．如圖所示在皮帶傳動中，兩輪半徑不等，下列說法哪些是正確的? A．兩輪角速度相等。 B．兩輪邊緣線速度的大小相等。 C．大輪邊緣一點的向心加速度大于小輪邊緣一點的向心加速度。 D．同一輪上各點的向心加速度跟該點與中心的距離成正比。 4．一個3kg的物體在半徑為2m的圓周上以4m/s的速度運動，向心加速度是多大?所需向心力是多大? 課后作業(yè)： 1．如圖所示的圓錐擺中，擺球A在水平面上作勻速圓周運動，關(guān)于A的受力情況，下列說法中正確的是： A．擺球A受重力、拉力和向心力的作用； B．擺球A受拉力和向心力的作用； C．擺球A受拉力和重力的作用； D．擺球A受重力和向心力的作用。 2．如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動而未滑動。當圓筒的角速度ω增大以后，下列說法正確的是： A．物體所受彈力增大，摩擦力也增大了： B．物體所受彈力增大，摩擦力減小了； C．物體所受彈力和摩擦力都減小了： D．物體所受彈力增大，摩擦力不變。 3．一質(zhì)量為m的木塊，從光滑的半球形的碗邊開始下滑(圖)，在木塊下滑過程中 A．它的加速度方向指向球心 B．它所受合力就是向心力： C．它所受向心力不斷增大 D．它對碗的壓力不斷減?。? 4．甲、乙兩物體均作勻速圓周運動，甲的質(zhì)量和它的轉(zhuǎn)動半徑均為乙物體的一半，當甲物體轉(zhuǎn)過60時，乙物體在相同的時間里正好轉(zhuǎn)過45，則甲物體所受的向心力與乙物體的向心力之比為： A．1：4； B．2：3： C．4：9： D．9：16 5．如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著個物體與圓筒一起運動，物體相對桶壁靜止．則 A．物體受到4個力的作用． B．物體所受向心力是物體所受的重力提供的． C．物體所受向心力是物體所受的彈力提供的． D.物體所受向心力是物體所受的靜摩擦力提供的 6.一小球用輕繩懸掛在某固定點?，F(xiàn)將輕繩水平拉直，然后由靜止釋放小球。考慮小球由靜止開始運動到最低位置的過程( )(2000上海) A．小球在水平方向的速度逐漸增大 B．小球在豎直方向的速度逐漸增大 C．到達最低位置時小球線速度最大 D．到達最低位置時繩中的拉力等于小球重力 7．如圖所示，甲、乙兩球作勻速圓周運動，向心加速度隨半徑變化。由圖像可以知道： A．甲球運動時，線速度大小保持不變 B．甲球運動時，角速度大小保持不變： C．乙球運動時，線速度大小保持不變 D．乙球運動時，角速度大小保持不變。 8．有A，B，C三個物體放在水平圓形平臺上，它們與平臺的摩擦系數(shù)相同，它們的質(zhì)量之比為3：2：1，它們與轉(zhuǎn)軸之間的距離之比為l：2：3，當平臺以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時，它們均無滑動，它們受到靜摩擦力分別為fA，fB，fC，則( ) A. fA下載提示(請認真閱讀)
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