人教版高中物理必修第二册精品课件 第6章 圆周运动 2.第1课时 向心力.ppt

解析:(1)如图所示,对质点进行受力分析,图中F为绳子的拉力,在竖直方向Fcos37°-mg=0(2)质点在水平面内做匀速圆周运动,重力和绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有mgtan37°=mω2rr=d+lsin37°科学思维在解决匀速圆周运动问题的过程中,要注意以下几个方面:(1)知道物体做圆周运动轨道所在的平面,明确圆心和半径是解题的一个关键环节。(2)分析清楚向心力的来源,明确向心力是由什么力提供的。(3)根据线速度、角速度的特点,选择合适的公式列式求解。【变式训练2】如图所示,一只质量为m的老鹰,以速率v在水平面内做半径为r的匀速圆周运动,则空气对老鹰的作用力的大小等于(重力加速度为g)()答案:A解析:对老鹰进行受力分析,其受力情况如图所示,老鹰受到重力mg、空气对老鹰的作用力F。由题意可知,力F沿水平方向的分力提供老鹰做圆周运动的向心力,且其沿竖直方向的分力与重力平衡,A正确。知识点三变速圆周运动及一般曲线运动的处理方法问题引领荡秋千是小朋友很喜欢的游戏,当秋千由上向下荡时:(1)此时小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动?(2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗?提示:(1)小朋友做的是变速圆周运动。(2)小朋友荡到最低点时,绳子拉力与重力的合力指向悬挂点,在其他位置,合力不指向悬挂点。归纳提升1.匀速圆周运动和变速圆周运动的对比2.一般曲线运动的处理方法在分析质点经过曲线上某位置的运动时,把包含该位置的曲线上的一小段看成某个圆周的一部分,对该部分用Fn=m=mrω2求解。只是不同位置对应的“圆周运动”的“圆心”和“半径”不同。典型例题【例题3】(多选)上海磁悬浮线路最大转弯处的半径达到8000m,近距离用肉眼看几乎是一条直线,而最小转弯处的半径也达到1300m。一个质量为50kg的乘客随磁悬浮列车驶过半径为2500m的弯道,转弯时,磁悬浮列车的速率始终为360km/h。下列说法正确的是()A.乘客受到的向心力大小约为200NB.乘客受到的向心力大小约为500NC.乘客受到的向心力大小约为300ND.弯道半径设计得特别长可以使乘客在转弯时更舒适AD在m、v保持不变的情况下,r越大乘客所受的向心力越小,在转弯时乘客越舒适,选项D正确。模型建构1.物体做非匀速圆周运动时,在任何位置均是由沿半径指向圆心的合力提供向心力。2.物体做一般曲线运动时,在每段小圆弧处仍可按圆周运动规律进行处理。【变式训练3】一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图甲所示,曲线上的A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫作A点的曲率圆,其半径ρ叫作A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出,如图乙所示。则在其轨迹最高点P处的曲率半径是()答案:C解析:根据运动的分解,物体在最高点的速度等于水平分速度,即为v0cosα,最高点看成是向心力为重力的圆周运动的一1.(对向心力的理解)(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,不改变速度的大小答案:AD解析:物体做匀速圆周运动时,合力充当向心力,方向一定指向圆心,大小不变,且只改变速度的方向不改变速度的大小。2.(向心力的来源)(多选)如图所示,一小球用细绳悬挂于O点,将其拉离竖直位置某一角度后释放,则小球以O点为圆心做圆周运动,运动中小球的向心力是()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答案:CD解析:对小球受力分析如图所示。小球受重力和绳子拉力作用,向心力是指向圆心方向的合力,它可以是小球所受合力沿绳子方向的分力,也可以是各力沿绳子方向的分力的合力,故C、D正确。3.(变速圆周运动的分析)如图所示,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。某段时间内圆盘转速不断增大,但橡皮块仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受摩擦力Ff的方向的四种表示(俯视图)中,正确的是()答案:C解析:因为圆盘转速不断增大,所以橡皮块将随圆盘一起进行加速圆周运动,此时摩擦力Ff既要提供指向圆心的向心力,又要提供与运动方向相同的切向力,所以合力方向应该在轨道