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2019-2020年高中物理必修2向心力备课资源●合作与讨论
1.物体做匀速圆周运动的条件是什么如果说“物体受到的合外力总是跟物体运动的速度垂直时,物体就做匀速圆周运动”,对吗?试说明对或者不对的原因.我的思路:从物体做曲线运动的条件及切向力与法向力的作用效果着手分析并把匀速圆周运动的特点如线速度大小不变线速度方向变化快慢均匀充分考虑在内可以获得结论.上述思路概括起来说就是从物体运动的原因和运动的特点上分析物体做某种运动的条件.
2.匀速圆周运动与变速圆周运动的区别与联系分别是什么我的思路:1比较各运动学量:线速度、角速度、向心加速度.2比较受力情况:切向力、法向力和合力.3比较解决这两种运动所应用的规律.向心力自主练习
1.知道什么是向心力,理解它是一种效果力.
2.理解公式Fn=m和Fn=mrω2的确切含义,并能用来进行计算.
3.知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力,知道合外力的作用效果.
4.培养理论联系实际的能力和动手实践的能力.学习提示本节重点是掌握向心力公式和理解向心力是一种效果力,难点是理解变速圆周运动中合外力、向心力的作用.●思维方法研究问题的方法与技巧
1.自觉地将牛顿第二定律从直线运动迁移到圆周运动中去研究这种运动的原因和条件.牛顿第二定律是一条普遍适用于经典动力学的瞬时作用规律.
2.将运动合成与分解的方法结合力的独立作用原理运用到非匀速圆周运动的曲线运动中来.将其分解为切向和法向进行研究并将法向运动在小范围内视为圆周运动.
3.验证向心力公式Fn=的方法:
①创设匀速圆周运动的情景;
②设计测量的具体方法;
③测量并计算物体所受的合力;
④测量并计算物体做匀速圆周运动所需要的向心力;
⑤将F合与进行比较.
4.解决圆周运动问题的方法步骤1明确研究对象并对其受力分析.2明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置进一步求出物体所受的合力或向心力.3由牛顿第二定律和圆周运动的运动学公式列方程.4求解或分析讨论.关于匀速圆周运动条件的分析方法1分析匀速圆周运动的各运动学量的特点及变化情况.2根据牛顿第二定律分析不同方向的力的作用效果.3将初始条件物体运动速度和受力情况相结合概括出物体做匀速圆周运动的条件.【例1】关于向心力以下说法中不正确的是A.是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力B.向心力就是做圆周运动的物体所受的合力C.向心力是线速度变化的原因D.只要物体受到向心力的作用物体就做匀速圆周运动思路:理解向心力的定义、作用效果弄清向心力的来源和物体做匀速圆周运动的条件然后与选项加以比较可作出判断.答案:ABD【例2】试设计一个实验探索物体做匀速圆周运动时所需要的向心力与哪些因素有关.要求:写出实验的方法.思路:1设计一个可以方便地改变实验变量的匀速圆周运动情景例如与匀速圆周运动相关的物理量质量、半径、线速度等在实验过程中可以取不同的数值.2采用控制变量法实验让其中的某几个变量保持不变研究物体所受合力与其他量的关系.3将在不同情况下的研究结果加以比较综合得出结论.答案:匀速圆周运动的物体所需要的向心力与物体的质量、线速度和半径等因素有关.自主练习
1.向心加速度总是指向,公式为a=====.答案圆心ω2rr4π2f2rvω
2.向心加速度是描述的物理量,它只改变线速度的,不改变线速度的.答案线速度方向变化快慢方向大小
3.对于向心加速度公式,当线速度一定时,向心加速度与成反比;当一定时,向心加速度与半径成正比.答案半径角速度知识链接向心力产生向心加速度.把向心加速度的表达式代入牛顿第二定律即可得向心力的表达式,并可分析向心力的意义.知识总结关于匀速圆周运动的基本知识
1.向心力1定义:做圆周运动的物体所受到的沿着半径指向圆心的合力叫做向心力.2向心力的特点:方向时刻在变化总是与线速度的方向垂直.在匀速圆周运动中向心力大小不变.向心力是变力是一个按效果命名的力.3向心力的大小:由实验验证知向心力的大小与物体的质量有关与物体转动的角速度和半径有关.精确的实验证明做匀速圆周运动的物体所受的向心力与物体质量成正比、与半径成正比、与角速度的平方成正比.向心力公式是:F=mω2r=m=m2πf2r=.4向心力是产生向心加速度的原因向心力的方向时刻在变化向心加速度的方向也随之变化所以说匀速圆周运动是变加速运动.
2.对向心力公式的理解向心力公式F向=其意义是:质量为m的物体在半径为r的圆周上以速率v做匀速圆周运动所需要的合外力向心力大小是.同样的道理F向=mω2r其意义是:质量为m的物体在半径为r的圆周上以角速度ω做匀速圆周运动需要的合外力是mω2r.如果物体所受的合力大小不满足或mω2r等方向不总是垂直于线速度的方向物体就会偏离圆轨道做一般的曲线运动.
3.对于向心力的来源向心力是做圆周运动的物体受到的沿着半径指向圆心的力它可以由某一个力单独承担也可以是几个力的合力还可以是物体受到的合外力在沿半径指向圆心方向上的分量.例如随盘一起转动的物体受到的向心力就是物体受到的盘给予的静摩擦力.卫星绕地心做匀速圆周运动的向心力就是地球对卫星的万有引力暂且理解为物体受到的重力.小球在细线的约束下在竖直面内做圆周运动某时刻小球受到的向心力等于线的拉力与重力在半径方向的分量的合力即F向=F-mgcosα如图6-7-11中a、b、c所示.图6-7-
114.解与匀速圆周运动有关的问题的方法和步骤1要从物体做曲线运动的条件入手,理解匀速圆周运动.如匀速圆周运动是曲线运动物体所受合力与速度方向一定不共线合外力没有切线方向上的分量一定与速度方向垂直.2物理量之间的关系可以通过实验方法建立控制变量法可以简化关系的建立.例如:控制做匀速圆周运动的物体的角速度和半径研究物体所受向心力与物体质量之间的关系等.3解决匀速圆周运动的方法就是解决动力学问题的一般方法其解决问题的步骤也是解决动力学问题的步骤但要注意灵活运用匀速圆周运动的一些运动学规律同时在解题的过程中要弄清匀速圆周运动问题的轨道平面、圆心和半径等.。