《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件
拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型
1.模型概述
无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的“过山车”等)的竖直面内的圆周运动，称为“轻绳模型”。
2.模型特点
[试题案例]
[例1] 一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m＝0.5 kg，水的重心到转轴的距离l＝50 cm。(g取10 m/s2)
(1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；
(2)若在最高点水桶的速率v＝3 m/s，求水对桶底的压力大小。
解析 分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运动定律建立方程求解。
拓展点二 竖直面内圆周运动的轻杆模型
1.模型概述
有支撑物(如球与杆连接，小球在弯管内运动等)的竖直面内的圆周运动，称为“轻杆模型”。
2.模型特点
方法总结 解答竖直面内圆周运动问题的基本思路
首先要分清是绳模型还是杆模型，其次明确两种模型到达最高点的临界条件。另外，对于杆约束物体运动到最高点时的弹力方向可先假设，然后根据计算结果的正负确定实际方向。
[针对训练2] 如图所示，质量为2m，且内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置，质量为m的小球，在管内滚动，当小球运动到最高点时，导管刚好要离开地面，此时小球的速度多大？(轨道半径为R，重力加速度为g)
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《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。 科学思维 1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火..
《向心加速度》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。 科学思维 能够运用向心加速度..
《向心力》圆周运动PPT优质课件(第2课时对向心力概念的理解及表达式的应用) 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心力表达式的理解。 科学思维 通过实验会分析向心力的来源，掌握..
发布于：2020-05-03 14:24:19
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高中必修二
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。
1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火车转弯时向心力的来源。
2.通过对向心力公式的推导分析汽车过拱形桥和凹形路面的最低点时的受力、理解航天器中的失重现象。
科学态度与责任
分析生产、生活和航天科技中的圆周运动现象，培养学生运用概念、规律解释现象和解决问题的能力，增强责任心和使命感。
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生活中的圆周运动PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 火车转弯
[观图助学]
火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗？火车转弯的向心力来源是什么？火车的车轮设计有什么特点？
1.火车在弯道上的运动特点：火车转弯时实际是在做____________，因而具有_______加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力。
2.向心力的来源
(1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生______________，外轨对轮缘的________是火车转弯所需__________的主要来源(如图所示)。
(2)如果在弯道处使外轨略高于内轨(如图所示)，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是_________的，而是斜向_______的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。
适当选择内外轨的_________差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的________来提供。
[思考判断]
(1)火车弯道的半径很大，故火车转弯需要的向心力很小。( )
(2)火车转弯时的向心力一定是重力与铁轨支持力的合力提供的。( )
(3)火车通过弯道时必须按规定速度行驶。( )
知识点二 汽车过拱形桥
[观图助学]
同一辆汽车先后经过凹形区域和凸形区域，在哪一区域汽车对地面的压力更大？
[思考判断]
(1)汽车驶过拱形桥最高点，对桥的压力可能等于零。( )
(2)汽车过拱形桥或凹形路面时，向心加速度的方向都是竖直向上的。( )
(3)汽车驶过凹形路面最低点时，对路面的压力一定大于重力。( )
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生活中的圆周运动PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 铁路的弯道问题
1.火车车轮的特点：火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面。这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。
2.圆周平面的特点：弯道处外轨高于内轨，但火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。
3.向心力的来源分析：火车速度合适时，火车受重力和支持力作用，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mgtan θ。
5.轨道压力分析
(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时火车对内、外轨道无挤压作用。
(2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅由重力和弹力的合力提供，此时内、外轨道对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下：
①当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力。
②当火车行驶速度v 核心要点二 汽车过拱桥的分析 [问题探究] (1)用两根铁丝弯成如图所示的凹凸桥。把一个小球放在凹桥底部A，调节两轨间的距离，使球刚好不掉下去，但稍加一点压力，球就会撑开两轨下落。让球从斜轨滚下，当球经过凹桥底部时，你看到了什么？ (2)把凹桥下的搭钩扣上，并让小球在凸桥顶端B静止放置时，刚好能撑开两轨下落。然后，让小球再从斜轨滚下，当球经过凸桥顶端时，你又看到了什么？ [探究归纳] 1.汽车驶至凹形桥面的底部时，合力向上，加速度向上，处于超重，此时车对桥面的压力最大；汽车驶至凸形桥面的顶部时，合力向下，加速度向下，处于失重，此时车对桥面的压力最小。 核心要点三 离心运动 [问题探究] 公路拐弯处都设置比平直公路更低的限速，赛车场设计的车道外高内低，请分析其中包含的物理原理？ [探究归纳] 1.离心运动的实质：离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线方向飞出去的倾向，之所以没有飞出去，是因为向心力的作用。 2.离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力。 [试题案例] [例3] 如图所示是摩托车比赛转弯时的情形。转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动。关于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是( ) A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用 B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力 C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去 D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去 ... ... ... 《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型 1.模型概述 无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的过山车等)的竖.. 《向心加速度》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。 科学思维 能够运用向心加速度.. 《向心力》圆周运动PPT优质课件(第2课时对向心力概念的理解及表达式的应用) 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心力表达式的理解。 科学思维 通过实验会分析向心力的来源，掌握..
发布于：2020-05-03 14:24:18
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《向心加速度》圆周运动PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。
能够运用向心加速度表达式分析处理实际情境中的有关问题。
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向心加速度PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 匀速圆周运动的加速度方向
[观图助学]
通过前面的学习，我们已经知道，做曲线运动的物体，速度一定是变化的，即一定有加速度。如图，双人花样滑冰运动中，女运动员绕男运动员做匀速圆周运动，加速度的方向如何？
1.心加速度
物体做匀速圆周运动时的加速度总指向________，我们把它叫作向心加速度。
2.向心加速度的方向
沿半径方向指向________，与线速度方向_________。
[思考判断]
(1)匀速圆周运动的加速度的方向始终不变。( )
(2)匀速圆周运动是匀变速运动。( )
(3)匀速圆周运动是加速度不变的运动。( )
知识点二 匀速圆周运动的加速度大小
向心加速度表达式
[思考判断]
(1)匀速圆周运动的加速度大小不变。( )
(2)根据an＝v2r知加速度an与半径r成反比。( )
(3)根据an＝ω2r知加速度an与半径r成正比。( )
(4)物体做匀速圆周运动时，速度变化量为零。( )
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向心加速度PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 向心加速度的理解
[问题探究]
如图所示，地球绕太阳做匀速圆周运动(漫画)，小球绕细绳的另一端在水平面内做匀速圆周运动，请思考：
(1)在匀速圆周运动过程中，地球、小球的运动状态发生变化吗？若变化，变化的原因是什么？
(2)向心加速度改变物体的速度大小吗？
答案 (1)变化。向心加速度的作用。
(2)向心加速度只改变线速度的方向，不改变速度的大小。
[探究归纳]
1.物理意义
描述匀速圆周运动线速度方向变化的快慢，不表示速度大小变化的快慢。
总是沿着圆周运动的半径指向圆心，即方向始终与运动方向垂直，方向时刻改变。
3.圆周运动的性质
不论向心加速度an的大小是否变化，an的方向是时刻改变的，所以圆周运动的向心加速度时刻发生改变，圆周运动一定是非匀变速曲线运动。
4.变速圆周运动的向心加速度
做变速圆周运动的物体，加速度一般情况下不指向圆心，该加速度有两个分量：一是向心加速度，二是切向加速度。向心加速度表示速度方向变化的快慢，切向加速度表示速度大小变化的快慢。所以变速圆周运动中，向心加速度的方向也总是指向圆心。
[试题案例]
[例1] (多选)关于向心加速度，以下说法中正确的是( )
A.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
B.向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小
C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
解析 向心加速度的方向沿半径指向圆心，线速度方向则沿圆周的切线方向，所以向心加速度的方向始终与线速度方向垂直，A正确；物体做匀速圆周运动时，只具有向心加速度，加速度方向始终指向圆心，向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，B、D正确；一般情况下，圆周运动的向心加速度与切向加速度的合加速度方向不是始终指向圆心的，C错误。
答案 ABD
核心要点二 向心加速度公式的理解与应用
[问题探究]
如图所示，两个啮合的齿轮，其中A点为小齿轮边缘上的点，B点为大齿轮边缘上的点，C点为大齿轮中间的点。
(1)哪两个点的向心加速度与半径成正比？
(2)哪两点的向心加速度与半径成反比？
[探究归纳]
1.由向心加速度方向看圆周运动性质
向心加速度方向总是沿着圆周运动的半径指向圆心，不论向心加速度an的大小是否变化，an的方向是时刻变化的，所以圆周运动一定是变加速运动。
2.向心加速度的几种表达式
3.向心加速度的大小与各量关系的理解
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《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型 1.模型概述 无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的过山车等)的竖..
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。 科学思维 1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火..
《向心力》圆周运动PPT优质课件(第2课时对向心力概念的理解及表达式的应用) 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心力表达式的理解。 科学思维 通过实验会分析向心力的来源，掌握..
发布于：2020-05-03 14:24:18
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高中必修二
《向心力》圆周运动PPT优质课件(第2课时对向心力概念的理解及表达式的应用)
第一部分内容：核心素养目标
向心力表达式的理解。
通过实验会分析向心力的来源，掌握向心力大小的表达式并会应用公式进行计算，会分析简单情境中的向心力的来源和向心力的应用。
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向心力PPT，第二部分内容：核心探究
核心要点一 向心力来源分析
[问题探究]
1.如图所示，滑冰运动员转弯时什么力充当向心力？
2.如图所示，小球绕O′在水平面内做匀速圆周运动，可以说小球受重力、绳的拉力和指向O′的向心力吗？
答案 不能，向心力是按效果命名的力，物体实际受到的沿半径方向的合力即为向心力，不是另外受到的某一个力。
[探究归纳]
1.向心力的来源
向心力是从力的作用效果命名的，它不是物体受到的力，可以由重力、弹力等各种性质的力，或者是几个力的合力、某个力的分力提供。当物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力提供向心力。
2.常见的几个实例分析
(1)重力(万有引力)提供向心力
如地球卫星绕地球做圆周运动。
(2)弹力提供向心力
如图所示，在光滑水平面上，将绳子的一端系在O点，绳子另一端系一小球，使小球在水平面上做匀速圆周运动，则小球做匀速圆周运动的向心力由绳子的拉力(弹力)提供。
(3)静摩擦力提供向心力如图所示，木块随圆盘一起在水平面内运动，即做匀速圆周运动，其向心力由静摩擦力提供。木块相对圆盘的运动趋势方向是沿半径背离圆心，静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。
(4)合力提供向心力如图所示，汽车过拱桥时，经最高点时其向心力由重力和支持力的合力提供。
(5)向心力由某一力的分力提供如图所示，小球做圆锥摆运动，绳的拉力可分解为水平分力F1和竖直分力F2，则向心力可认为由绳拉力的水平分力提供，当然也可以认为是由重力和绳的拉力的合力提供。
[试题案例]
[例1] (多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，提供运动中小球所需向心力的是( )
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
核心要点二 向心力表达式的理解及应用
[问题探究]
如图所示，圆盘在水平面内匀速转动，角速度为4 rad/s，盘面上距离圆盘中心0.1 m 的位置有一个质量为0.1 kg的小物体随圆盘一起转动。则小物体做匀速圆周运动的向心力大小为多少？
答案 小物体所需要的向心力为F＝mω2r
将ω＝4 rad/s，r＝0.1 m，m＝0.1 kg，代入得F＝0.16 N。
[探究归纳]
1.向心力大小
2.向心力的方向
无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力。
3.向心力的作用效果
改变线速度的方向，由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小。
[针对训练2] (多选)如图所示，在光滑的横杆上穿着两质量分别为m1、m2的小球，小球用细线连接起来，当转台匀速转动时，两小球与横杆不发生相对滑动，下列说法正确的是( )
A.两小球的速率一定相等
B.两小球的角速度一定相等
C.两小球的向心力一定相等
D.两小球到转轴的距离与其质量成反比
核心要点三 匀速圆周运动的特点及解题方法
1.质点做匀速圆周运动的条件：合力的大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。匀速圆周运动仅是速度的方向变化而速度大小不变的运动，所以向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合力。
2.匀速圆周运动的三个特点
(1)线速度大小不变、方向时刻改变。
(2)角速度、周期、频率都恒定不变。
(3)向心力的大小都恒定不变，但方向时刻改变。
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发布于：2020-05-03 14:24:18
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《向心力》圆周运动PPT优质课件(第1课时实验：探究向心力大小的表达式)
第一部分内容：核心素养目标
向心力及其特点、表达式。
会测量、分析实验数据，获得实验结论。
利用向心力演示器探究向心力大小的表达式
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向心力PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 向心力
[观图助学]
用一根结实的细绳拴住软木塞，细绳水平使软木塞在光滑桌面上做匀速圆周运动，软木塞受几个力的作用？方向如何？
1.向心力的定义：做匀速圆周运动的物体所受的________总指向圆心。这个指向圆心的力就叫作向心力。
2.向心力的作用：只改变速度的方向。
3.效果力：向心力是根据力的作用效果命名的。
[思考判断]
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。( )
(2)向心力和重力、弹力一样，是性质力。( )
(3)向心力可以由重力、弹力或其它力等来提供，是效果力。( )
知识点二 探究向心力大小的表达式
1.实验仪器
2.实验思路
转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。
(1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验。
(2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变物体的角速度进行实验。
(3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。
3.进行实验
(1)保持m和r一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与角速度ω之间的关系(如图所示)，记录实验数据。
(2)保持ω和m一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与半径r之间的关系(如图所示)，记录实验数据。
(3)保持ω和r一定：研究小球做圆周运动所需向心力F与质量m之间的关系(如图所示)，记录实验数据。
4.数据处理：分别作出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的图像。
5.实验结论
(1)在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。
(2)在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。
(3)在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
影响向心力大小的因素比较多，应采用控制变量法进行研究。在让某个因素(如半径)变化的同时，控制其他因素(如质量和角速度)不变，便于找出这个因素影响向心力大小变化的规律。然后依次分别研究其他的影响因素。
使用向心力演示仪时应注意
(1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。
(2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数。达到预定格数时，即保持转速均匀恒定。
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向心力PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 对向心力的理解
[例1] 关于向心力，下列说法中正确的是( )
A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力
B.向心力不改变物体做圆周运动的速度大小
C.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力
D.做一般曲线运动的物体所受的合力即为向心力
解析 向心力是根据力的作用效果命名的，它不改变速度的大小，只改变速度的方向，选项A错误，B正确；做匀速圆周运动的物体的向心力始终指向圆心，方向不断变化，是变力，选项C错误；做一般曲线运动的物体所受的合力通常可分解为切线方向的分力和法线方向的分力，切线方向的分力提供切向加速度，改变速度的大小，法线方向的分力提供向心加速度，改变速度的方向，选项D错误。
[针对训练1] 下列关于匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是( )
A.物体除受其他的力外还受到向心力的作用
B.物体所受的合力提供向心力
C.向心力的方向总指向圆心，故方向不变
D.向心力的大小一直在变化
解析 物体做匀速圆周运动需要一个指向圆心的合外力，并不是还要受到一个向心力作用，故A错误；物体做匀速圆周运动需要向心力，所以物体的合力正好提供向心力，让物体做匀速圆周运动，故B正确；物体做匀速圆周运动需要向心力，它始终指向圆心，因此方向不断改变，故C错误；做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小恒定，方向始终指向圆心，故D错误。
[针对训练2] 如图所示，一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，一个小孩坐在距圆心为r处的P点不动(P未画出)，关于小孩的受力，以下说法正确的是( )
A.小孩在P点不动，因此不受摩擦力的作用
B.小孩随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力的合力充当向心力
C.小孩随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力
D.若使圆盘以较小的转速转动，小孩在P点受到的摩擦力不变
核心要点二 探究影响向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的等分格子多于右边，则下列说法正确的( )
A.若rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大
B.若rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大
C.若rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越大向心力越小
D.若rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小
[针对训练3] 如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么：
(1)在该实验中应用了________(选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。
(2)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边轮塔与右边轮塔之间的角速度之比为________。
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《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型 1.模型概述 无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的过山车等)的竖..
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《向心加速度》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。 科学思维 能够运用向心加速度..
发布于：2020-05-03 14:24:17
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高中必修二
《圆周运动》PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
圆周运动、匀速圆周运动、线速度、角速度、周期、频率、转速、同轴传动、皮带传动、链条传动，掌握线速度和角速度的关系。
结合生产中常见的圆周运动模型，对各物理量的意义进一步理解。
科学态度与责任
要善于观察和分析生活中不同运动的特点。
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圆周运动PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 线速度
[观图助学]
(1)在上面这些日常生活实例中物体的运动有什么共同点？
(2)如何比较秒针、分针、时针的运动快慢？
1.线速度
(1)定义：如图所示，物体沿圆弧由M向N运动，弧长Δs与时间Δt之比反映了物体在A点附近运动的_______，如果Δt非常非常小，________就可以表示物体在A点时运动的________，通常把它称为线速度的大小。
(2)表达式：v＝Δs/Δt。
(3)方向：线速度的方向为物体做圆周运动时该点的切线方向。
2.匀速圆周运动
如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处________，这种运动叫作匀速圆周运动。
知识点二 角速度
1.定义：如图所示，物体在Δt时间内由A运动到B。半径OA在这段时间内____________与所用时间Δt之比叫作角速度，用符号ω表示。
2.表达式：ω＝Δθ/Δt。
3.单位：在国际单位制中，时间的单位是______，角的单位是_________，角速度的单位是____________，符号是_________。
匀速圆周运动是角速度不变的运动。
知识点三 周 期
1.周期：做匀速圆周运动的物体，运动______所用的______叫作周期，用T表示。周期也是常用的物理量，它的单位与时间的单位相同。
2.转速：技术中常用转速来描述物体做圆周运动的快慢。转速是指物体转动的圈数与所用时间之比，常用符号n表示，转速的单位为转每秒(r/s)，或转每分(r/min)。
[思考判断]
(1)物体转过的角度越大，则角速度越大。( )
(2)物体转动的越快，则角速度越大。( )
(3)钟表的秒针、分针、时针中时针的角速度最大。( )
知识点四 线速度与角速度的关系
1.两者关系：在圆周运动中，线速度的大小等于角速度大小与半径的乘积。
2.关系式：v＝ωr。
[思考判断]
(1)线速度越大，角速度一定越大。( )
(2)转速越大，周期一定越大。( )
(3)线速度越大，周期不一定越大。( )
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圆周运动PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 描述圆周运动的物理量及其关系
闹钟与手表为什么会有上述快慢之争？提出你的看法，请同学进行讨论。
答案 “闹钟”和“手表”是从不同角度看圆周运动的快慢，闹钟指的是秒针针尖的线速度；手表则指的是秒针转动的角速度。
[探究归纳]
1.各物理量的比较
2.线速度与角速度的关系式：v＝ωr
(1)公式中各量间的关系
①当半径r一定时，线速度v与角速度ω成正比。
②当角速度ω一定时，线速度v与半径r成正比。
③当线速度v一定时，角速度ω与半径r成反比。
(2)各量间的关系用图像表示
[试题案例]
[例1] (多选)甲、乙两个做圆周运动的质点，它们的角速度之比为3∶1，线速度之比为2∶3，那么下列说法正确的是( )
A.它们的半径之比为2∶9 B.它们的半径之比为1∶2
C.它们的周期之比为2∶3 D.它们的周期之比为1∶3
[针对训练1] (多选)火车以60 m/s的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10°。在此10 s时间内，火车( )
A.运动路程为600 m B.加速度为零
C.角速度约为1 rad/s D.转弯半径约为3.4 km
核心要点二 几种常见的传动装置
[问题探究]
如图为两种传动装置的模型图。
(1)甲图为皮带传动装置，试分析A、B两点的线速度及角速度关系。
(2)乙图为同轴传动装置，试分析A、C两点的角速度及线速度关系。
答案(1)皮带传动时，在相同的时间内，A、B两点通过的弧长相等，所以两点的线速度大小相同，又v＝rω，当v一定时，角速度与半径成反比，半径大的角速度小。
(2)同轴传动时，在相同的时间内，A、C两点转过的角度相等，所以这两点的角速度相同，又因为v＝rω，当ω一定时，线速度与半径成正比，半径大的线速度大。
[试题案例]
[例2] 如图所示，普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置等组成。车轮有大车轮和小车轮，大车轮上固定有手轮圈，手轮圈由患者直接推动。已知大车轮、手轮圈、小车轮的半径之比为9∶8∶1，假设轮椅在地面上做直线运动，手和手轮圈之间、车轮和地面之间都不打滑，当手推手轮圈的角速度为ω时，小车轮的角速度为( )
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《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型 1.模型概述 无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的过山车等)的竖..
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。 科学思维 1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火..
《向心加速度》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。 科学思维 能够运用向心加速度..
发布于：2020-05-03 14:24:17
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高中必修二
《专题强化 圆周运动的综合分析》圆周运动PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.会分析竖直面内的圆周运动，掌握轻绳、轻杆作用下圆周运动的分析方法.
2.掌握圆周运动临界问题的分析方法.
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专题强化圆周运动的综合分析PPT，第二部分内容：01探究重点 提升素养
竖直面内的圆周运动
1.竖直面内圆周运动的轻绳(过山车)模型
如图1所示，甲图中小球受绳拉力和重力作用，乙图中小球受轨道的弹力和重力作用，二者运动规律相同，现以甲图为例.
(1)最低点动力学方程：
FT1－mg＝mv 21L
所以FT1＝mg＋mv 21L
(2)最高点动力学方程：
FT2＋mg＝mv 22L
所以FT2＝mv 22L－mg
例1 如图2所示，长度为L＝0.4 m的轻绳，系一小球在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m＝0.5 kg，小球半径不计，g取10 m/s2，求：
(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；
答案 2 m/s
(2)小球通过最高点时的速度大小为4 m/s时，绳的拉力大小；
答案 15 N
(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球运动过程中速度的最大值.
2.竖直面内圆周运动的轻杆(管)模型
如图3所示，细杆上固定的小球和光滑管形轨道内运动的小球在重力和杆(管道)的弹力作用下做圆周运动.
(1)最高点的最小速度
由于杆和管在最高点处能对小球产生向上的支持力，故小球恰能到达最高点的最小速度v＝0，此时小球受到的支持力FN＝mg.
(2)小球通过最高点时，轨道对小球的弹力情况
例2 如图4，长为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直面内做圆周运动，A端连着一个质量m＝2 kg的小球(半径不计).求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10 m/s2，取π2＝10)：
(1)杆做匀速圆周运动的转速为2 r/s；
圆周运动的临界问题
物体做圆周运动时，若物体的线速度大小、角速度发生变化，会引起某些力(如拉力、支持力、摩擦力)发生变化，进而出现某些物理量或运动状态的突变，即出现临界状态，分析圆周运动临界问题的方法是让角速度或线速度从小逐渐增大，分析各量的变化，找出临界状态.
通常碰到较多的是涉及如下三种力的作用：
(1)与绳的弹力有关的临界条件：绳弹力恰好为0.
(2)与支持面弹力有关的临界条件：支持力恰好为0.
(3)因静摩擦力而产生的临界问题：静摩擦力达到最大值.
例3 如图5所示，用一根长为l＝1 m的细线，一端系一质量为m＝1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ＝37°，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的张力为FT.(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，结果可用根式表示)
(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大？
(2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω′为多大？
例4 (2019·郑州市高一下学期期末)如图6甲所示，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为μ，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g.
(1)当水平转盘以角速度ω1匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求ω1的值；
(2)如图乙，将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度ω2＝μg3r时，求细绳的拉力FT2的大小；
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专题强化圆周运动的综合分析PPT，第三部分内容：02随堂演练 逐点落实
1.(轻绳模型)杂技演员表演“水流星”，在长为1.6 m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m＝0.5 kg的大小不计的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图7所示，若“水流星”通过最高点时的速率为4 m/s，则下列说法正确的是(g取10 m/s2)
A.“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出
B.“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零
C.“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用
D.“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 N
2.(过山车模型)(多选)如图8所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动.圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时下列表述正确的是
A.小球对圆环的压力大小等于mg
B.重力mg充当小球做圆周运动所需的向心力
C.小球的线速度大小等于
D.小球的向心加速度大小等于g
3.(轻杆模型)如图9所示，质量为m的小球固定在杆的一端，在竖直面内绕杆的另一端O做圆周运动.当小球运动到最高点时，瞬时速度大小为v＝12Lg，L是球心到O点的距离，则球对杆的作用力是
A.12mg的拉力 B.12mg的压力
C.零 D.32mg的压力
4.(圆周运动的临界问题)(2019·双峰一中高一下学期期末)如图10所示，A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上，物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍，三物体的质量分别为2m、m、m，它们离转轴的距离分别为R、R、2R.当圆盘旋转时，若A、B、C三物体均相对圆盘静止，则下列说法正确的是
A.A的向心加速度最大
B.B和C所受摩擦力大小相等
C.当圆盘转速缓慢增大时，C比A先滑动
D.当圆盘转速缓慢增大时，B比A先滑动
《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型 1.模型概述 无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的过山车等)的竖..
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。 科学思维 1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火..
《向心加速度》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。 科学思维 能够运用向心加速度..
发布于：2020-05-03 14:24:17
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高中必修二
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.会分析火车转弯、汽车过拱桥等实际运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题.
2.了解航天器中的失重现象及原因.
3.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害.
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生活中的圆周运动PPT，第二部分内容：01梳理教材 夯实基础
1.如果铁道弯道的内外轨一样高，火车转弯时，由______________提供向心力，由于质量太大，因此需要很 的向心力，靠这种方法得到向心力，不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻.
2.铁路弯道的特点
(1)弯道处外轨_________内轨.
(2)火车转弯时铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的_________ .支持力与重力的合力指向_________.
(3)在修筑铁路时，要根据弯道的_________和_________，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由__________________来提供.
航天器中的失重现象
1.向心力分析：宇航员受到的地球 _____与座舱对他的_____的合力提供向心力，由牛顿第二定律：__________＝m_____，所以FN＝__________.
2.完全失重状态：当v＝_____时，座舱对宇航员的支持力FN＝0，宇航员处于__________状态.
1.定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或做__________圆心的运动.
2.原因：向心力突然__________或合力____________________.
3.离心运动的应用和防止
(1)应用：离心干燥器；洗衣机的__________；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机.
(2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能太高；在公路弯道，车辆不允许超过__________.
1.判断下列说法的正误.
(1)铁路的弯道处，内轨高于外轨.( )
(2)汽车驶过拱形桥顶部时，对桥面的压力等于车重.( )
(3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重.( )
(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态，故不再受重力.( )
(5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.( )
(6)做离心运动的物体可以沿半径方向向外运动.( )
2.如图1所示，汽车在通过水平弯道时，轮胎与地面间的摩擦力已达到最大值，若汽车转弯的速率增大到原来的 倍，为使汽车转弯时仍不打滑，其转弯半径应变为原来的____倍.
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生活中的圆周运动PPT，第三部分内容：02探究重点 提升素养
火车转弯问题
1.弯道的特点
铁路弯道处，外轨高于内轨，若火车按规定的速度v0行驶，转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，即mgtan θ＝mv 20R，如图2所示，则v0＝gRtan θ，其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面间的夹角.
2.速度与轨道压力的关系
(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车无挤压作用.
(2)当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力.
(3)当火车行驶速度v 例1 铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图3所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于________，则 A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压 C.这时铁轨对火车的支持力等于mg/cos θ D.这时铁轨对火车的支持力大于mg/cos θ 针对训练 (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图4所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处 A.路面外侧高、内侧低 B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动 C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动 D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小 汽车过桥问题与航天器中的失重现象 1.拱形桥问题 (1)汽车过拱形桥(如图5) 汽车在最高点满足关系：mg－FN＝mv2/R，即FN＝mg－mv2/R. ①当v＝gR时，FN＝0. ②当0≤v ③当v>gR时，汽车将脱离桥面做平抛运动，易发生危险. 说明：汽车通过拱形桥的最高点时，向心加速度向下，汽车对桥的压力小于其自身的重力，而且车速越大，压力越小，此时汽车处于失重状态. (2)汽车过凹形桥(如图6) 说明：汽车通过凹形桥的最低点时，向心加速度向上，而且车速越大，压力越大，此时汽车处于超重状态.由于汽车对桥面的压力大于其自身重力，故凹形桥易被压垮，因而实际中拱形桥多于凹形桥. 2.绕地球做圆周运动的卫星、飞船、空间站处于完全失重状态. 例2 (2018·山西省实验中学高一下期中)如图7所示，地球可以看成一个巨大的拱形桥，桥面半径R＝6 400 km，地面上行驶的汽车中驾驶员的重力G＝800 N，在汽车不离开地面的前提下，下列分析中正确的是 A.汽车的速度越大，则汽车对地面的压力也越大 B.不论汽车的行驶速度如何，驾驶员对座椅压力大小都等于800 N C.只要汽车行驶，驾驶员对座椅压力大小都小于他自身的重力 D.如果某时刻速度增大到使汽车对地面压力为零，则此时驾驶员会有超重的感觉 ... ... ... 生活中的圆周运动PPT，第四部分内容：03随堂演练 逐点落实 1.(火车转弯问题)(多选)全国铁路大面积提速，给人们的生活带来便利.火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，以下措施可行的是 A.适当减小内外轨的高度差 B.适当增加内外轨的高度差 C.适当减小弯道半径 D.适当增大弯道半径 2.(航天器中的失重现象)(多选)航天飞机在围绕地球做匀速圆周运动过程中，关于航天员，下列说法中正确的是 A.航天员受到的重力消失了 B.航天员仍受重力作用，重力提供其做匀速圆周运动的向心力 C.航天员处于超重状态 D.航天员对座椅的压力为零 3.(离心现象)在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛.比赛过程中运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线.如图10所示，圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看做质点).下列论述正确的是 A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力 C.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧 D.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间 ... ... ... 《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型 1.模型概述 无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的过山车等)的竖.. 《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。 科学思维 1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火.. 《向心加速度》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。 科学思维 能够运用向心加速度..
发布于：2020-05-03 14:24:17
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高中必修二
《向心加速度》圆周运动PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.理解向心加速度的概念.
2.知道向心加速度和线速度、角速度的关系式.
3.能够运用向心加速度公式求解有关问题.
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向心加速度PPT，第二部分内容：01梳理教材 夯实基础
匀速圆周运动的加速度方向
1.定义：物体做匀速圆周运动时的加速度总指向________，这个加速度叫作向心加速度.
2.向心加速度的作用：向心加速度的方向总是与速度方向________，故向心加速度只改变速度的________，不改变速度的________ .
匀速圆周运动的加速度大小
1.向心加速度公式
an＝_____或an＝_____.
2.向心加速度的公式既适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运动.
1.判断下列说法的正误.
(1)做匀速圆周运动的物体的加速度一定不为0.( )
(2)匀速圆周运动的加速度始终不变.( )
(3)匀速圆周运动是匀变速运动.( )
(4)匀速圆周运动的向心加速度的方向时刻指向圆心，大小不变.( )
(5)根据an＝___ 知向心加速度an与半径r成反比.( )
(6)根据an＝ω2r知向心加速度an与半径r成正比.( )
2.在长0.2 m的细绳的一端系一小球，绳的另一端固定在水平桌面上，使小球以大小为0.6 m/s的线速度在桌面上做匀速圆周运动，则小球运动的角速度为_______，向心加速度大小为________.
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向心加速度PPT，第三部分内容：02探究重点 提升素养
向心加速度及其方向
如图1甲所示，地球绕太阳做匀速圆周运动(近似的)；如图乙所示，光滑桌面上一个小球在细线的牵引下绕桌面上的图钉做匀速圆周运动.
(1)分析地球和小球的受力情况，说明地球和小球的加速度方向；
答案 地球只受到太阳引力作用，方向指向圆心，加速度方向指向圆心.小球受到重力、支持力、拉力作用，合力指向圆心，故加速度的方向指向圆心.
(2)地球和小球加速度的作用是什么？
答案 由于加速度的方向指向圆心，故加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小.
(3)地球和小球的加速度方向变化吗？匀速圆周运动是一种什么性质的运动呢？
答案 由于地球和小球的加速度总是沿半径指向圆心，故加速度方向是变化的.匀速圆周运动是一种变加速曲线运动.
对向心加速度及其方向的理解
1.向心加速度的方向：总指向圆心，方向时刻改变.
2.向心加速度的作用：向心加速度的方向总是与速度方向垂直，故向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小.
3.圆周运动的性质：不论向心加速度an的大小是否变化，其方向时刻改变，所以圆周运动的加速度时刻发生变化，圆周运动是变加速曲线运动.
4.变速圆周运动的加速度并不指向圆心，该加速度有两个分量：一是向心加速度，二是切向加速度.向心加速度描述速度方向变化的快慢，切向加速度描述速度大小变化的快慢，所以变速圆周运动中，向心加速度的方向也总是指向圆心.
例1 下列关于向心加速度的说法中正确的是
A.向心加速度表示做圆周运动的物体速率改变的快慢
B.向心加速度的方向不一定指向圆心
C.向心加速度描述线速度方向变化的快慢
D.匀速圆周运动的向心加速度不变
向心加速度的大小
1.向心加速度公式
2.向心加速度公式的适用范围
向心加速度公式不仅适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运动，v即为那一位置的线速度，且无论物体做的是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动，其向心加速度的方向都指向圆心.
3.向心加速度与半径的关系(如图2所示)
例2 如图3所示，一球体绕轴O1O2以角速度ω匀速旋转，A、B为球体表面上两点，下列几种说法中正确的是
A.A、B两点具有相同的角速度
B.A、B两点具有相同的线速度
C.A、B两点的向心加速度的方向都指向球心
D.A、B两点的向心加速度大小之比为2∶1
例3 (2019·大同一中期中)如图4所示的皮带传动装置中，甲轮的轴和乙、丙轮的轴均为水平轴，其中，甲、丙两轮半径相等，乙轮半径是丙轮半径的一半.A、B、C三点分别是甲、乙、丙三轮边缘上的点，若传动中皮带不打滑，则
A.A、B两点的线速度大小之比为2∶1
B.B、C两点的角速度之比为1∶2
C.A、B两点的向心加速度大小之比为2∶1
D.A、C两点的向心加速度大小之比为1∶4
向心加速度公式的应用技巧
向心加速度的每一个公式都涉及三个物理量的变化关系，必须在某一物理量不变时分析另外两个物理量之间的关系.
(1)先确定各点是线速度大小相等，还是角速度相同.
(2)在线速度大小相等时，向心加速度与半径成反比，在角速度相同时，向心加速度与半径成正比.
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向心加速度PPT，第四部分内容：03随堂演练 逐点落实
1.(向心加速度公式的理解)关于做匀速圆周运动的质点，下列说法中正确的是
A.由an＝ 可知，an与r成反比
B.由an＝ω2r可知，an与r成正比
C.由v＝ωr可知，ω与r成反比
D.由ω＝2πf可知，ω与f成正比
2.(向心加速度公式的理解)(多选)(2019·长丰二中高一下学期期末)甲、乙两物体都在做匀速圆周运动，下列情况下，关于向心加速度的说法正确的是
A.当它们的角速度相等时，乙的线速度小则乙的向心加速度小
B.当它们的周期相等时，甲的半径大则甲的向心加速度大
C.当它们的线速度相等时，乙的半径小则乙的向心加速度小
D.当它们的线速度相等时，在相同的时间内甲与圆心的连线转过的角度比乙的大，则甲的向心加速度比乙的小
3.(向心加速度的计算)(2019·山东省实验中学期中)某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，如图6所示，其半径分别为r1、r2、r3，若甲轮匀速转动的角速度为ω，三个轮相互不打滑，则丙轮边缘上各点的向心加速度大小为
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《拓展课 竖直面内圆周运动的轻绳、轻杆模型》圆周运动PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 竖直面内圆周运动的轻绳模型 1.模型概述 无支撑物(如球与绳连接，沿内轨道运动的过山车等)的竖..
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。 科学思维 1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火..
《向心加速度》圆周运动PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 向心加速度及其方向、向心加速度和线速度的关系、向心加速度和角速度的关系。 科学思维 能够运用向心加速度..
发布于：2020-05-03 14:24:16
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高中必修二
《向心力》圆周运动PPT优秀课件
第一部分内容：学习目标
1.知道什么是向心力，知道向心力的作用，知道它是根据力的作用效果命名的.
2.会分析向心力的来源，掌握向心力的表达式，并能用来进行计算.
3.体验向心力的存在，会设计相关实验，探究向心力与物体的质量、速度和轨道半径的关系，体会控制变量法在研究多个物理量关系中的应用.
4.知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点.
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向心力PPT，第二部分内容：新课内容
一、向心力
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向________，这个指向________的力叫作向心力.
2.方向：始终沿着________指向________ .
3.作用：只改变速度的________，不改变速度的________.
4.向心力是根据力的________命名的，它由________________________提供.
5.表达式：
二、变速圆周运动和一般的曲线运动
1.变速圆周运动的合力：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果，如图1所示.
(1)跟圆周相切的分力Ft：改变线速度的______.
(2)指向圆心的分力Fn：改变线速度的______.
2.一般的曲线运动的处理方法
(1)一般的曲线运动：运动轨迹既不是______也不是______的曲线运动.
(2)处理方法：可以把曲线分割为许多很短的小段，每一小段可以看作 ______ 的一部分，分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用______运动的分析方法来处理.
1.判断下列说法的正误.
(1)做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力.( )
(2)向心力和重力、弹力一样，都是根据性质命名的.( )
(3)向心力可以是物体受到的某一个力，也可以是物体受到的合力.( )
(4)变速圆周运动的向心力并不指向圆心.( )
(5)做变速圆周运动的物体所受合力的大小和方向都改变.( )
2.如图2所示，圆柱形转筒绕其竖直中心轴转动，小物体贴在圆筒内壁上随圆筒一起转动而不滑落.则下列说法正确的是
A.小物体受到重力、弹力、摩擦力和向心力共4个力的作用
B.小物体随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的
C.筒壁对小物体的摩擦力随转速增大而增大
D.筒壁对小物体的弹力随转速增大而增大
... ... ...
向心力PPT，第三部分内容：第1课时
实验：探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系
明确原理 提炼方法
探究方案一 用绳和沙袋定性研究
1.实验原理
如图3(a)所示，绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体)，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，此时沙袋所受的向心力近似等于____________.
2.实验步骤
在离小沙袋重心40 cm的地方打一个绳结A，在离小沙袋重心80 cm的地方打另一个绳结B.同学甲看手表计时，同学乙按下列步骤操作：
操作一 手握绳结A，如图(b)所示，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒转动1周.体会此时绳子拉力的大小.
操作二 手仍然握绳结A，但使沙袋在水平面内每秒转动2周，体会此时绳子拉力的大小.
操作三 改为手握绳结B，使沙袋在水平面内每秒转动1周，体会此时绳子拉力的大小.
操作四 手握绳结A，换用质量较大的沙袋，使沙袋在水平面内每秒转动1周，体会此时绳子拉力的大小.
(1)通过操作一和二，比较在__________相同的情况下，向心力大小与角速度的关系.
(2)通过操作一和三，比较在_____、_____相同的情况下，向心力大小与半径的关系.
(3)通过操作一和四，比较在_____ 、 _____ 相同的情况下，向心力大小与质量的关系.
3.实验结论：半径越_____，角速度越_____，质量越_____，向心力越大.
探究方案二 用向心力演示器定量探究
1.实验原理
向心力演示器如图4所示，匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动.皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动.小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆使弹簧
测力套筒7下降，从而露出标尺8，根据标尺8上露出的
红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值.
2.实验步骤
(1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，探究向心力与小球质量的关系.
(2)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动角速度和质量相同时，探究向心力与转动半径的关系.
(3)皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，小球质量和转动半径相同时，探究向心力与角速度的关系.
探究方案三 利用力传感器和光电传感器探究
1.实验原理与操作
如图5所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m、做圆周运动的半径r及角速度ω.实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小.光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光杆挡光的时间，由挡光杆的宽度和挡光杆做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度.
精析典题 提升能力
一、定性研究影响向心力大小的因素
例1 如图6甲所示，某实验小组探究影响向心力大小的因素.用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)，将手举过头顶，使杯在水平面内做圆周运动.
(1)下列说法中正确的是________.
A.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变
B.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大
C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大
(2)如图乙，绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学手表计时，另一位同学操作.
操作一：手握绳结A，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小.
操作二：手握绳结B，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小.
操作三：手握绳结A，使杯在水平面内每秒运动二周，体会向心力的大小.
操作四：手握绳结A，再向杯中添加30 mL的水，使杯在水平面
内每秒运动一周，体会向心力的大小.
则：①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；
操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度有关；
操作四与一相比较：_____________相同，向心力大小与_____有关；
②物理学中此种实验方法叫__________法.
③小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法是否正确，为什么？
答案 说法不正确.该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是纸杯(包括水)，细绳对纸杯(包括水)的拉力提供纸杯(包括水)做圆周运动的向心力，指向圆心.细绳对手的拉力与细绳对纸杯(包括水)的拉力大小相等、方向相反，背离圆心.
二、定量研究影响向心力大小的因素
例2 用如图7所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关.
(1)本实验采用的科学方法是________.
A.控制变量法 B.累积法
C.微元法 D.放大法
(2)图示情景正在探究的是________.
A.向心力的大小与半径的关系
B.向心力的大小与线速度大小的关系
C.向心力的大小与角速度的关系
D.向心力的大小与物体质量的关系
(3)通过本实验可以得到的结论是________.
A.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B.在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C.在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D.在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
随堂演练 逐点落实
1.某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着绳在空中甩动，使小球在水平面内做圆周运动(如图11所示)，则下列说法中正确的是
A.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变
B.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大
C.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
2.(多选)(2018·北京市大兴区上学期期末)向心力演示仪可以利用控制变量法探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系.它通过皮带传动改变两轮的转速，让两轮上的实心小球(体积相同)同时做圆周运动，然后通过连动装置使安放在圆盘中心套筒中的弹簧产生形变，利用形变大小来反映向心力的大小，形变越大，露出的标尺格数越多.采用如图12所示的实验装置，可以实现的实验目的和观察到的现象是
A.控制角速度和半径相同，研究向心力大小与质量的关系
B.控制半径相同，研究向心力大小与角速度大小的关系
C.钢球比铝球的质量大，钢球一侧露出的标尺格数多
D.钢球比铝球的质量大，铝球一侧露出的标尺格数多
3.如图13所示是一种简易的圆周运动向心力演示仪，图中A、B 为两个穿在水平滑杆上并通过棉线与转轴相连的重锤.试结合下列演示现象，分析影响向心力的因素.
(1)使线长LA＝LB，质量mA＞mB，加速转动横杆.
现象：连接 A的棉线先断.
表明：在半径和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随_________的增大而增大.
(2)使质量mA＝mB，线长LA＞LB，加速转动横杆.
现象：连接A的棉线先断.
表明：在物体质量和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随_________的增大而增大.
... ... ...
向心力PPT，第四部分内容：第2课时
向心力的分析和公式的应用
探究重点 提升素养
一、向心力的理解及来源分析
1.如图1所示，用细绳拉着质量为m的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动.
(1)小球受哪些力作用？什么力提供了向心力？合力指向什么方向？
答案 小球受到重力、支持力和绳的拉力，绳的拉力提供了向心力，合力等于绳的拉力，方向指向圆心.
(2)若小球的线速度为v，运动半径为r，合力的大小是多少？
2.若月球(质量为m)绕地球做匀速圆周运动，其角速度为ω，月地距离为r.月球受什么力作用？什么力提供了向心力？该力的大小、方向如何？
答案 月球受到地球的引力作用，地球对月球的引力提供了月球绕地球做圆周运动的向心力，其大小Fn＝mω2r，方向指向地球球心.
1.对向心力的理解
(1)向心力大小：Fn＝mv2r＝mω2r＝m2πT2r.
(2)向心力的方向
无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力.
(3)向心力的作用效果——改变线速度的方向.由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小.
2.向心力的来源分析
向心力是根据力的作用效果命名的.它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供，也可以由它们的合力提供，还可以由某个力的分力提供.
(1)当物体做匀速圆周运动时，由于物体线速度大小不变，沿切线方向的合外力为零，物体受到的合外力一定指向圆心，以提供向心力.
(2)当物体做非匀速圆周运动时，其向心力为物体所受的合外力在半径方向上的分力，而合外力在切线方向的分力则用于改变线速度的大小.
例1 关于向心力的说法中正确的是
A.物体由于做圆周运动而产生了向心力
B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小
C.对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力
D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
例2 (多选)如图2所示，用长为L的细线拴住一个质量为M的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，关于小球的受力情况，下列说法中正确的是
A.小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力
B.向心力是细线对小球的拉力和小球所受重力的合力
C.向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力
D.向心力的大小等于Mgtan θ
二、匀速圆周运动问题分析
1.匀速圆周运动问题的求解方法
圆周运动问题仍属于一般的动力学问题，无非是由物体的受力情况确定物体的运动情况，或者由物体的运动情况求解物体的受力情况.
解答有关匀速圆周运动问题的一般方法步骤：
(1)确定研究对象、轨迹圆周(含圆心、半径和轨道平面).
(2)受力分析，确定向心力的大小(合成法、正交分解法等).
(3)根据向心力公式列方程，必要时列出其他相关方程.
(4)统一单位，代入数据计算，求出结果或进行讨论.
2.几种常见的匀速圆周运动实例
随堂演练 逐点落实
1.(向心力的理解)(多选)下列关于向心力的叙述中，正确的是
A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力
B.做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外，还一定受到一个向心力的作用
C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力
D.向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小
2.(一般曲线运动分析)(2018·绵阳高一检测)如图7所示，小鸟沿图中虚线向上加速飞行，空气对其作用力可能是
3.(向心力公式的应用)(2019·棠湖中学高一质检)如图8所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向上做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.重力加速度为g，则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下列分析正确的是
A.螺丝帽在重力和摩擦力作用下处于平衡状态
B.螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外，背离圆心
C.此时手转动塑料管的角速度ω＝
D.若塑料管的转动加快，螺丝帽有可能相对塑料管向下运动
4.(向心力公式的应用)(2019·南阳市高一下学期期末)如图9所示，长为L的细绳一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个光滑的小钉子A，小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置距小球 ，则细绳碰到钉子前、后瞬间
A.绳对小球的拉力大小之比为1∶4
B.小球所受合外力大小之比为1∶4
C.小球做圆周运动的线速度大小之比为1∶4
D.小球做圆周运动的角速度之比为4∶1
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发布于：2020-05-03 14:24:16
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