鲁科版物理必修二4.2 向心力与向心加速度.ppt

* * 学案2 向心力与向心加速度 学点1 向心力及其方向 (1)向心力：做圆周运动的物体会受到一个始终指向圆心的等效力的作用，这个力叫做向心力。 (4)向心力的来源：向心力是根据力的作用效果命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力。它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。 注意：如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的合外力；如果物体做非匀速圆周运动(线速度大小时刻改变)，那么向心力并非是物体受到的合外力。 (3)向心力的作用效果：向心力总是指向圆心，而线速度沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直，所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的方向而不改变线速度的大小。 (2)向心力的方向：向心力总是指向圆心。 【例1】一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动。 在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做圆周运动(如图 4-2-1)，当转速增大时，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，摩擦力的方向指向 圆心 C.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 D.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的法向分力 提供向心力 图4-2-1 向心力是以效果命名的力，分析物体受力时不能说“某物体受向心力作用”。 【解析】小物块随圆盘做圆周运动，当转速增大时，摩擦力的法向分力提供向心力，摩擦力的切向分力改变速度的大小，故摩擦力的方向不指向圆心，只有D正确。 D 1 如图4-2-2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 图4-2-2 CD 学点2 向心力的大小 精确研究表明：物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。 其大小为：F=mr?2 如果将?=v/r代入F=mr?2可得 F=mv2/r 如果将?=2?/T,v=?r代入F=mr?2可得 F= =mv?。 【例2】 如图4-2-3所示，长为L的悬线 固定在O点，在O点正下方L/2处有 一钉子C，把悬线另一端的小球m 拉到跟悬点在同一水平面上无初速 度释放，小球到悬点正下方时悬线 碰到钉子，则小球的( ) A.线速度突然增大 B.角速度突然增大 C.向心加速度突然增大 D.悬线拉力突然增大 图4-2-3 搞好受力分析，明确重力与拉力的合力提供向心力，找准做圆周运动的径迹及圆心位置是解题的关键。 【解析】悬线与钉子碰撞前后，线的拉力始终与球运动方向垂直，不对小球做功，故小球的线速度不变，但半径减小，由?=v/r知?变大，再由F向=mv2/r、a=v2/r知向心加速度突然增大。而在最低点F向＝F-mg，故悬线拉力变大。 BCD 2 汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙。以下说法正确的是( ) A.f甲小于f乙 B.f甲等于f乙 C.f甲大于f乙 D.f甲和f乙大小均与汽车速率无关 A 学点3 向心加速度 做匀速圆周运动的物体，加速度指向圆心，这个加速度称为向心加速度。 根据牛顿第二定律和向心力公式可以得到向心加速度的大小为 a=?2r或a=v2/r=4?2f2r= 注意：①向心加速度方向时刻变化，故匀速圆周运动是一种变加速运动。 ②向心加速度总指向圆心，方向始终与速度方向垂直，故向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小，向心加速度的大小表