《向心力》圓週運動PPT(第一課時向心力)

描述

《向心力》圓週運動PPT(第一課時向心力)

第一部分內容：必備知識·素養奠基

一、向心力

【思考】光滑桌面上細線拴小球做勻速圓週運動,所受合力沿什麼方向?

提示:所受合力沿細線方向,指向圓心。

1.實例顯示:做等速圓週運動的物體受到了指向_____的合力。

2.方向:始終沿半徑指向_____。

3.表達式:

(1)Fn=_____

(2)Fn=_____。

4.效果力:向心力是根據力的_________來命名的,凡是產生向心加速度的力,都是向心力。

二、變速圓週運動和一般曲線運動

1.變速圓週運動的合力

(1)跟圓週相切的分力Ft產生切向加速度at,切向加速

度描述___________變化的快慢。

(2)指向圓心的分力Fn產生向心加速度an,向心加速度

描述_______________的快慢。

2.一般曲線運動:

(1)處理方法:_______。可以將一般的曲線分割成許多很短的小段,看作一小段圓弧。

(2)用圓週運動的處理方法研究質點在這一小段圓弧上的移動。

(3)下列描述中,你認為符合科學事實的有_____。

①勻速圓週運動的向心力是恆力

②勻速圓週運動的合力就是向心力

③變速圓週運動的向心力不指向圓心

④向心力是具有某種特定性質的力

⑤向心力可以由重力或彈性來充當

向心力PPT，第二部：關鍵能力·素養形成

一　向心力

1.勻速圓週運動中向心力的方向:

方向時刻在變化,始終指向圓心,與線速度的方向垂直。

2.向心力的特徵:由於向心力的方向與物體運動方向始終垂直,故向心力不改變線速度的大小,只改變線速度的方向。

3.向心力的來源:勻速圓週運動中,向心力等於物體的合外力,常等效為三種情況:合力充當向心力,某一個力充當向心力,某個力的分力充當向心力。

【思考·討論】

情境:飛機在空中水平面內做勻速圓週運動;在光滑漏斗內壁上,小球做勻速圓週運動。

討論:

(1)飛機和小球在運動過程中受到哪些力的作用? (模型建構)

提示:重力和支持力。

(2)這些力的合力方向及作用效果是什麼?(物理觀念)

提示:這些力的合力指向圓心,充當向心力,用來提供向心力。

【典範示範】

如圖甲為遊樂園中「空中飛椅」的遊戲設施,它的基本裝置是將繩子上端固定在轉盤的邊緣上,繩子的下端連接座椅,人坐在座椅上隨轉盤旋轉而在空中飛旋。若將人和座椅看成一個質點,則可簡化為如圖乙所示的物理模型,其中P為處於水平面內的轉盤,可繞豎直轉軸OO′轉動,設繩長l=10 m,質點的質量m=60 kg,轉盤靜止時質點與轉軸之間的距離d=4.0 m,轉盤逐漸加速轉動,經過一段時間後質點與轉盤一起做勻速圓週運動,此時繩與垂直方向的夾角θ=37°,不計空氣阻力及繩重,且繩不可伸長,sin37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2,求質點與轉盤一起做勻速圓週運動時:

【解題探究】

(1)質點在水平面內做勻速圓週運動,在垂直方向上所受合力情況怎樣?

提示:在垂直方向上合力為零。

(2)怎樣決定質點做圓週運動的半徑?

提示:質點到垂直軸OO′間的距離為質點做圓週運動的半徑。

【規律方法】分析勻速圓週運動問題的基本步驟

(1)明確研究對象,對研究對象進行受力分析,畫出受力示意圖。

(2)確定物體做圓週運動的軌道平面、圓心、半徑。

(3)將物體所受外力通過力的正交分解,分解到沿切線方向和沿半徑方向。

二　變速圓週運動與一般曲線運動

1.變速圓週運動合力的作用效果:

(1)跟圓週相切的分力Ft:產生切向加速度,此加速度改變線速度的大小。

(2)指向圓心的分力Fn:產生向心加速度,此加速度改變線速度的方向。

2.勻速圓週運動與變速圓週運動的比較:

3.一般曲線運動:

(1)運動軌跡既不是直線也不是圓週的曲線運動。

(2)處理方法:一般的曲線運動中,可以把曲線分割成許多很短的小段,質點在每小段的運動都可以看作圓週運動的一部分。

【思考·討論】

一列高鐵列車勻速駛入如圖所示的曲線彎道時,怎樣研究它的運動規律?

(科學思維)

提示:高鐵列車勻速駛入曲線彎道某一路段時,可以看作圓週運動的一部分。

【典範示範】

如圖所示,物塊P置於水平轉盤上隨轉盤一起運動,且與轉盤相對靜止,圖中c沿半徑指向圓心,a與c垂直,下列說法正確的是()

A.當轉盤勻速轉動時,P受摩擦力方向為b方向

B.當轉盤加速轉動時,P受摩擦力方向可能為c方向

C.當轉盤加速轉動時,P受摩擦力方向可能為a方向

D.當轉盤減速轉動時,P受摩擦力方向可能為d方向

三　勻速圓週運動臨界問題

1.常見類型:

(1)繩的拉力達到最大或為零。

(2)物體開始滑動時靜摩擦力達到最大。

(3)物體脫離接觸面時壓力為零。

2.解題關鍵:

(1)在圓週運動問題中,當出現「恰好」「最大」「至少」「取值範圍」等字眼時,說明運動過程中存在臨界點。

(2)分析臨界狀態的受力,列出臨界條件下的牛頓第二定律方程式。

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更新時間: 2024-10-31

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