2022-2023年魯科版(2019)新教材高中物理必修2 第3章圓周運動第2節(jié)科學探究向心力課件

科學探究：向心力

復習回顧圓周運動勻速圓周運動非勻速圓周運動變速曲線運動運動狀態(tài)（速度）改變加速度（合外力）一定不為零那么勻速圓周運動物體所受的合外力有何特點？小實驗輕繩栓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運動。1、感受一下，手受到什么樣的力？小球受力是怎樣的？2、若小球轉(zhuǎn)動過程中，突然松開繩子，會發(fā)生什么現(xiàn)象？OGNF對小球受力分析：

O豎直方向N與G平衡，所以合力為FOFFFVVVO結(jié)論：物體做勻速圓周運動時，其合外力指向圓心，且與速度V垂直3.作用效果：

只改變速度的方向，不改變速度的大小.一、向心力1.定義：做圓周運動的物體受到一個始終指向圓心的力的作用，這個力叫做向心力；2.方向：與速度方向垂直，始終指向圓心；向心力是根據(jù)效果命名的力,不是物體真實受到的力,受力分析時不需要分析向心力,只能說某個力或某幾個力提供了向心力.幾種常見的勻速圓周運動物體的受力FNmgf

轉(zhuǎn)盤幾種常見的勻速圓周運動物體的受力

圓錐擺OθO'FTmgF合

4、向心力的來源：

(1)向心力通常由某一個力，或者是某個力的分力，或幾個力合力所提供。(2)物體做勻速圓周運動時，向心力是由合外力提供的，即勻圓運動物體的合外力一定指向其圓運動的圓心。OO思考FnFtF合vFnFtvF合速度增大的圓周運動速度減小的圓周運動如果沿圓周運動的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運動嗎？當沿圓周運動的物體所受的合力不指向圓心時，物體做變速圓周運動。切向力Ft

：垂直半徑方向的合力向心力Fn：沿著半徑（或指向圓心）的合力改變速度的大小改變速度的方向

4、向心力的來源：

(1)向心力通常由某一個力，或者是某個力的分力，或幾個力的合力所提供。(2)物體做勻速圓周運動時，向心力是由合外力提供的，即勻圓運動的物體的合外力一定指向其圓運動的圓心。(3)物體做非勻速圓周運動時，向心力由沿半徑方向的合力提供。二、向心力的大小

在物理學中，我們認識物理量時可以先定性了解，然后再探究它與不同物理量之間的定量關系。感受向心力，猜測向心力的大小與哪些因素有關結(jié)論：向心力的大小與質(zhì)量、半徑以及轉(zhuǎn)動的快慢有關mr

ω二、向心力的大小

更加精確的實驗表明：物體做圓周運動需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。即：F向＝mω2r根據(jù)r、ω、v、T的關系可知，ωGfFN物塊隨圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動實例分析1小球沿光滑杯子內(nèi)壁做勻速圓周運動ωF合θθmOrmgN實例分析2三、向心加速度3.大小：1.定義：做圓周運動的物體受到向心力的作用，由向心力產(chǎn)生的加速度叫做向心加速度；2.方向：與向心力方向一致，始終垂直于速度方向指向圓心；由F向=ma向可得：1.(多選)關于北京和廣州隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，下列說法中正確的是()A.它們的方向都是沿半徑指向地心B.它們的方向都在平行于赤道的平面內(nèi)指向地軸C.北京的向心加速度比廣州的向心加速度大D.北京的向心加速度比廣州的向心加速度小

BD

由于北京的地理緯度比廣州的大，故北京的半徑比廣州的小，兩地隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，由向心加速度為a＝ω2r，因此北京隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度比廣州的小，D正確，C錯誤。

2.如圖所示，在繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，離軸心r＝20cm處放置一小物塊A，其質(zhì)量為m＝2kg，A與圓盤間相互作用的靜摩擦力的最大值為其重力的k倍(k＝0.5)。試求：(1)當圓盤轉(zhuǎn)動的角速度ω1＝2rad/s時，物塊A與圓盤間的靜摩擦力為多大？方向如何？(2)欲使物塊A與圓盤間不發(fā)生相對滑動，則圓盤轉(zhuǎn)動的最大角速度為多大？(取g＝10m/s2)【解析】(1)對物塊，靜摩擦力提供向心力，由向心力公式得：

f＝F向＝mω12r＝1.6N，方向沿半徑指向圓心。(2)欲使物塊與圓盤間不發(fā)生相對滑動，物塊做圓周運動所需的向心力不能大于最大靜摩擦力，所以有