《向心力》圓周運(yùn)動PPT優(yōu)質(zhì)課件(第2課時對向心力概念的理解及表達(dá)式的應(yīng)用)
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)
物理觀念
向心力表達(dá)式的理解。
科學(xué)思維
通過實(shí)驗(yàn)會分析向心力的來源，掌握向心力大小的表達(dá)式并會應(yīng)用公式進(jìn)行計(jì)算，會分析簡單情境中的向心力的來源和向心力的應(yīng)用。
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向心力PPT，第二部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 向心力來源分析
[問題探究]
1.如圖所示，滑冰運(yùn)動員轉(zhuǎn)彎時什么力充當(dāng)向心力？
2.如圖所示，小球繞O′在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，可以說小球受重力、繩的拉力和指向O′的向心力嗎？
答案 不能，向心力是按效果命名的力，物體實(shí)際受到的沿半徑方向的合力即為向心力，不是另外受到的某一個力。
[探究歸納]
1.向心力的來源
向心力是從力的作用效果命名的，它不是物體受到的力，可以由重力、彈力等各種性質(zhì)的力，或者是幾個力的合力、某個力的分力提供。當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動時，合外力提供向心力；當(dāng)物體做變速圓周運(yùn)動時，合外力指向圓心的分力提供向心力。
2.常見的幾個實(shí)例分析
(1)重力(萬有引力)提供向心力
如地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動。
(2)彈力提供向心力
如圖所示，在光滑水平面上，將繩子的一端系在O點(diǎn)，繩子另一端系一小球，使小球在水平面上做勻速圓周運(yùn)動，則小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力由繩子的拉力(彈力)提供。
(3)靜摩擦力提供向心力如圖所示，木塊隨圓盤一起在水平面內(nèi)運(yùn)動，即做勻速圓周運(yùn)動，其向心力由靜摩擦力提供。木塊相對圓盤的運(yùn)動趨勢方向是沿半徑背離圓心，靜摩擦力的方向與相對運(yùn)動趨勢方向相反。
(4)合力提供向心力如圖所示，汽車過拱橋時，經(jīng)最高點(diǎn)時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圖所示，小球做圓錐擺運(yùn)動，繩的拉力可分解為水平分力F1和豎直分力F2，則向心力可認(rèn)為由繩拉力的水平分力提供，當(dāng)然也可以認(rèn)為是由重力和繩的拉力的合力提供。
[試題案例]
[例1] (多選)如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動，提供運(yùn)動中小球所需向心力的是( )
A.繩的拉力
B.重力和繩拉力的合力
C.重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力
D.繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力
核心要點(diǎn)二 向心力表達(dá)式的理解及應(yīng)用
[問題探究]
如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度為4 rad/s，盤面上距離圓盤中心0.1 m 的位置有一個質(zhì)量為0.1 kg的小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動。則小物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力大小為多少？
答案 小物體所需要的向心力為F＝mω2r
將ω＝4 rad/s，r＝0.1 m，m＝0.1 kg，代入得F＝0.16 N。
[探究歸納]
1.向心力大小
2.向心力的方向
無論是否為勻速圓周運(yùn)動，其向心力總是沿著半徑指向圓心，方向時刻改變，故向心力是變力。
3.向心力的作用效果
改變線速度的方向，由于向心力始終指向圓心，其方向與物體運(yùn)動方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小。
[針對訓(xùn)練2] (多選)如圖所示，在光滑的橫桿上穿著兩質(zhì)量分別為m1、m2的小球，小球用細(xì)線連接起來，當(dāng)轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動時，兩小球與橫桿不發(fā)生相對滑動，下列說法正確的是( )
A.兩小球的速率一定相等
B.兩小球的角速度一定相等
C.兩小球的向心力一定相等
D.兩小球到轉(zhuǎn)軸的距離與其質(zhì)量成反比
核心要點(diǎn)三 勻速圓周運(yùn)動的特點(diǎn)及解題方法
1.質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的條件：合力的大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心。勻速圓周運(yùn)動僅是速度的方向變化而速度大小不變的運(yùn)動，所以向心力就是做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力。
2.勻速圓周運(yùn)動的三個特點(diǎn)
(1)線速度大小不變、方向時刻改變。
(2)角速度、周期、頻率都恒定不變。
(3)向心力的大小都恒定不變，但方向時刻改變。
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