物理沪科版必修2学案：第2章22研究匀速圆周运动的规律含解析

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1、2.2研究匀速圆周运动的规律问题导学—、向心加速度唸活动与探究11.从公式。=万看，向心加速度与圆周运动的半径成反比；从公式a=Rco2看，向心加速度与半径成正比，这两个结论是否矛盾？2.除了表达式61=*、。=皿？外，向心加速度还有哪几种表达形式?3.思考讨论向心加速度的物理意义和匀速圆周运动的性质。鵲迁移与应用1如图所示为力、3两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像，其中加为双曲线的一个分支，由图可知（A./物体运动的线速度大小不变B.A物体运动的角速度大小不变D.3物体运动的线速度大小不变C.3物体运动的角速度大小不变分析向心加速度时应注意的问题向心加速度的每一

2、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。在比较转动物体上做圆周运动的各点的向心加速度的大小时,应先确定各点是线速度相等，还是角速度相同。在线速度相等时，向心加速度与半径成反比,在角速度相等时，向心加速度与半径成正比。二、向心力及其方向=3活动与探究21.试分析向心加速度产生的原因，如何计算向心力？计算向心力和向心加速度的公式有何特点？2.向心力有何特点？它是如何命名的？分析链球运动员在扔出链球前链球的受力情况,指出链球做圆周运动的向心力，说明此向心力的来源。3.试列举几个向心力来源的实例。唱迁移与应用2关于向心力，以下说法中不正确的

3、是（）A.向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力B.向心力就是做圆周运动的物体所受的合力C.向心力是线速度方向变化的原因D.只要物体受到向心力的作用，物体就做匀速圆周运动名津«对向心力的理解（1）向心力是按力的作用效果来命名的，它不是某种确定性质的力，可以由某个力来提供，也可以由某个力的分力或几个力的合力来提供。（2）对于匀速圆周运动，合外力提供物体做圆周运动的向心力，对于非匀速圆周运动,其合外力不指向圆心，它既要改变线速度大小，又要改变线速度方向，向心力是合外力的一个分力。（3）无论是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动，物体所受各力沿半径方向分量的矢量和为向心力。

4、三、向心力的大小及分析ES活动与探究31.试猜想做匀速圆周运动的物体其向心力由哪些因素决定？可以用什么方法进行验证？2.在用向心力实验仪探究向心力F与加、3、7?的关系时，具体的探究过程是怎样的？3.通过实验探究，可以得出怎样的结论？S3迁移与应用3如图所示，半径为人的半球形碗内，有一个具有一定质塑的物体/与碗壁间的动摩擦因数为“，当碗绕竖直轴0（7匀速转动时，物体/刚好能紧贴在碗口附近随碗一起匀速转动而不发生相对滑动，求碗转动的角速度。oX淖«应用向心力公式解题的一般步骤（1）确定做匀速圆周运动的物体作为研究对象。（2）明确运动情况，包括搞清运动速率"，轨迹半径及轨迹圆心O的

5、位置等。只有2明确了上述几点后，才能知道运动物体在运动过程中所需的向心力大小（第）和向心力方向（指向圆心）。（3）分析受力情况，对物体实际受力情况做出正确的分析，画出受力图，确定指向圆心的合外力F（即提供向心力）。（4）选用公式F=wy=mRco2=mR嘗）？解得结果。答案：【问题导学】活动与探究1：1・答案：我们注意到，在公式y=kx中，说尹与X成正比的前提条件是圧一&为定值。同理，在公式。=万屮，当o为定值时，a与7?成反比；在公式a=Rco2中，当①为定值时，a与人成正比。因此，这两个结论是在不同的前提下成立的，并不矛盾。2.答案：将a）=^Y=2Ttf代入a=Rco2可

6、得：a=^rR和0=4#/%再根据v=coR可得:U=VC0o3.答案：因为向心加速度方向始终指向圆心，与线速度方向垂直，只改变线速度的方向，不改变其大小，所以向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量。由向心加速度的表达式和匀速圆周运动的特点可知：匀速圆周运动是一个加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动。迁移与应用1：AC解析：因为加为双曲线的一个分支，说明a与7?成反比，由ci=可知，/物体的线速度大小不变，故A对B错；而0B为过原点的直线，说明q与7?成正比，由ci=Rcd可知3物体的角速度不变，故C对D错。活动与探究2：1.答案：(1)力是产生加速度的原因，根

7、据牛顿运动定律，做圆周运动的物体需要一指向圆心的向心力，此力必然产生一个指向圆心的加速度。J丁°(2)根据F=ma,a=~^=co2Rf得F=m~^=mco2Ro(3)向心力和向心加速度的公式不仅用于匀速圆周运动，而且用于一般的圆周运动。对一般圆周运动，速度(线速度、角速度)大小有变化，向心力和向心加速度也有变化。利用公式计算某时刻的向心力和向心加速度时，线速度和角速度必须用该时刻的瞬时值。2.答案：(1)向心力始终指向圆心，与线速度方向垂直，所以它只改变线速度方向，不改变线速度大小，向心力