一、教学目标
1.进一步把握向心力、向心加速度的有关知识,理解向心力、向心加速度的概念。
2.熟练应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题
二、重点难点
1.重点:理解向心力、向心加速度的概念并会运用它们解决实际问题。。
2.难点:应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题。
三、教学方法
讲练结合
四、教具
投影仪、投影片、多媒体
五、教学过程
(一)引入
上节课我们学习了向心力、向心加速度的知识,要把握它们的含义及求解公式,弄清它们间的联系,为后面的学习做好预备。下面我们通过习题课加深对上节课知识的理解和应用。
(二)复习提问
1.什么是向心力、向心加速度?
答:(1)做匀速圆周运动的物体受到的始终指向圆心的合力,叫做向心力。
向心力是根据力的作用效果命名的,不是一种新的性质的力。向心力的作用效果:只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。
(2)做匀速圆周运动物体的沿半径指向圆心的加速度,叫做向心加速度。
2.向心力和向心加速度的大小怎样计算?
(1)向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系。
根据线速度和角速度的关系v=rω可得,向心力大小跟线速度的关系为
(2)根据向心力公式,结合牛顿运动定律F=ma,推导得到
或
3.填写下列提纲:
(1)向心力
①做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向 ,所以叫 .
②向心力公式:
③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 而不改变线速度的 .
(2)向心加速度
①向心力产生的加速度也总是指向 ,叫 .
②公式:a=rω2= =
(三)例题精讲
【例题1】A、B两质点均做匀速圆周运动,mA∶mB=RA∶RB=1∶2,当A转60转时,B正好转45转,则两质点所受向心力之比为多少?
(学生解答本题,教师巡回指导)
师生共同分析:
解:设在时间t内,nA=60转,nB=45转质点所受的向心力F=mω2R=m(
)2·R
t相同,F∝mn2R
∴
。
题后总结:解这类题时,要害在于熟练把握向心力和向心加速度的表达式并能灵活应用。
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图 1 |
【例题2】如图1,A、B、C三个物体放在水平旋转的圆盘上,三物与转盘的最大静摩擦因数均为μ,A的质量是2m,B和C的质量均为m,A、B离轴距离为R,C离轴2R,若三物相对盘静止,则 .
A.每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用
B.C的向心加速度最大
C.B的摩擦力最小
D.当圆台转速增大时,C比B先滑动,A和B同时滑动
答案:BCD
【例题3】如图2,线段OA=2AB,AB两球质量相等,当它们绕O点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时,两线段拉力之比TBA:TOB为
A.2∶3 B.3∶2 C.5∶3 D.2∶1
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图 2 |
答案:A
(四)课堂练习
1.关于质点做匀速圆周运动的下列说法中,错误的是
A.由a=
可知,a与r成反比 B.由a=ω2r可知,a与r成正比
C.由v=ωr可知,ω与r成反比 D.由ω=2πn可知,ω与n成反比
2.如图3所示的两轮以皮带传动,没有打滑,A、B、C三点的位置关系如图,若r1>r2,O1C=r2,
则三点的向心加速度的关系为
图 3
A.aA=aB=aC B.aC>aA>aB C.aC<aA<aB D.aC=aB>aA
3.下列关于向心力的说法中,正确的是
A.物体由于做圆周运动产生了一个向心力
B.做匀速圆周运动的物体,其向心力为其所受的合外力
C.做匀速圆周运动的物体,其向心力不变
D.向心加速度决定向心力的大小
4.有长短不同,材料相同的同样粗细的绳子,各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上
做匀速圆周运动,那么 ( )
A.两个小球以相同的线速度运动时,长绳易断
B.两个小球以相同的角速度运动时,长绳易断
C.两个球以相同的周期运动时,短绳易断
D.不论如何,短绳易断
5.一质量为m的木块,由碗边滑向碗底,碗内表面是半径为r的球面,由于摩擦力的作用,
木块运动的速率不变,则 ( )
A.木块的加速度为零
B.木块所受合外力为零
C.木块所受合外力的大小一定,方向改变
D.木块的加速度大小不变
6.关于向心加速度,下列说法正确的是 ( )
A.它描述的是线速度方向变化的快慢 B.它描述的是线速度大小变化的快慢
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图4 |
C.它描述的是向心力变化的快慢 D.它描述的是转速的快慢
7.如图4所示,原长为L的轻质弹簧,劲度系数为k,
一端系在圆盘的中心O,另一端系一质量为m的金属
球,不计摩擦,当盘和球一起旋转时弹簧伸长量为ΔL,
则盘旋转的向心加速度为_____,角速度为_____。
8.小球做匀速圆周运动,半径为R,向心加速率为a,则
A.小球受到的合力是一个恒力 B.小球运动的角速度为
C.小球在时间t内通过的位移为
D.小球的运动周期为2π
9.汽车在半径为R的水平弯道上转弯,车轮与地面的摩擦系数为μ,那么汽车行驶的最大
速率为_____。
参考答案:
1.ABCD 2.C 3.B 4.B 5.CD 6.A
7.
8.BD 9.
(五)布置作业
课后完成下列题目
1.下列说法正确的是
A.匀速圆周运动是一种匀速运动
B.匀速圆周运动是一种匀变速运动
C.匀速圆周运动是一种变加速运动
D.物体做圆周运动时其向心力垂直于速度方向,不改变线速度的大小
2.如图5所示为质点P、Q做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图线.表示质点P
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图5 |
的图线是双曲线,表示质点Q的图线是过原点的一条直线.由图线可知
A.质点P的线速度大小不变
B.质点P的角速度大小不变
C.质点Q的角速度随半径变化
D.质点Q的线速度大小不变
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图6 |
3.如图6所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所
受向心力是
A.重力 B.弹力
C.静摩擦力 D.滑动摩擦力
4.一个做匀速圆周运动的物体若其半径不变,
角速度增加为原来的2倍时,所需的向心力
比原来增加了60 N,物体原来所需的向心力是 N.
5.甲乙两质点绕同一圆心做匀速圆周运动,甲的转动半径是乙的3/4,当甲转60周时,乙
转45周,甲乙两质点的向心加速度之比 .
6.水平转盘上放一小木块,当转速为60 r/min时,木块离轴8 cm,并恰好与转盘间无相对
滑动;当转速增加到120 r/min时,木块应放在离轴 cm处才能刚好与转盘保持
相对静止.
7.图7是用以说明向心力和质量、半径之间关系的仪器,球P和Q可以在光滑杆上无摩擦
地滑动,两球之间用一条轻绳连接,mp=2mQ,当整个装置以ω匀速旋转时,两球离转
轴的距离保持不变,则此时
A.两球受到的向心力大小相等
B.P球受到的向心力大于Q球受到的向心力
C.rP一定等于rQ/2
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图7 图8 |
D.当ω增大时,P球将向外运动
8.质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点,当杆在光滑水平面上绕O点匀速转
动时,如图8所示,求杆的OA段及AB段对球的拉力之比.
参考答案:
1.CD 2.A 3.B 4.20 5. 4∶3 6.27.AC 8. 3∶2