6.2向心力 課件 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

第節(jié)2向心力高中物理必修第二冊第六章摩天輪里的人為什么能做勻速圓周運(yùn)動？圓周運(yùn)動的速度方向一直變化，則人合力肯定不為零。問題與思考:1.恒力跟初速度共線:勻變速直線類平拋運(yùn)動2.恒力跟初速度垂直:3.什么樣的受力能決定物體做勻速圓周？做圓周運(yùn)動的人受力有什么特點(diǎn)能決定它做圓周運(yùn)動?mgFNOT輕繩栓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運(yùn)動

mgFNTmgFNT合力始終有指向圓心

對小球受力分析：繩拉小球:沒有繩拉住，物體能做圓周運(yùn)動嗎？情景1一、向心力

問題：1.旋轉(zhuǎn)飛椅受到幾個(gè)力的作用？

2.合力的方向指向哪兒？情景2

一、向心力GTF合GT合力始終指向圓心

Tx情景2

一、向心力指向圓心的力2.作用效果：1.定義：只改變速度的方向，不改變速度的大小.注意：勻速圓周運(yùn)動：合力指向圓心。

合力全部提供向心力

注意：向心力不是一種新的力，它是一種效果力。一、向心力一、向心力OFFFvvvO1.定義：指向圓心的力叫作向心力。

符號：Fn3.向心力的特點(diǎn)（1）向心力方向時(shí)刻發(fā)生變化（始終指向圓心且與速度方向垂直）（2）向心力的作用：只改變線速度的方向不改變速度大?。?）力是矢量，向心力的方向時(shí)刻發(fā)生改變，所以向心力是變力注意：勻速圓周運(yùn)動：合力指向圓心。

合力全部提供向心力以下運(yùn)動中是什么力迫使物體做圓周運(yùn)動的？你能求出其大小嗎？二、向心力的來源θωθmOrmgFNF合O'ORθωmmgFNF合F向=F合＝mgtanθωOGFNFfωF向=F合=Ff⑴向心力是根據(jù)效果命名的力，并不是一種新的性質(zhì)的力。⑵向心力的來源：可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某個(gè)力的分力。物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)，由合力提供向心力。向心力不是物體真實(shí)受到的一個(gè)力，不能說物體受到向心力的作用，只能說某個(gè)力或某幾個(gè)力提供了向心力。（受力分析不能有向心力）二、向心力的來源講解實(shí)驗(yàn)步驟：（1）在繩子的一端拴一個(gè)小沙袋，另一端握在手中，將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。改變沙袋質(zhì)量、運(yùn)動半徑和速度。感受拉力的大小。感受向心力做一做實(shí)驗(yàn)器材：繩子、小沙袋r三、向心力的大小講解猜想：做圓周運(yùn)動的物體所受向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑等因素有關(guān)系。向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑有什么樣關(guān)系呢？我們可以通過向心力演示器對此進(jìn)行更深入的研究。實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法三、向心力的大小三、向心力的大小實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

ω，R一定，F(xiàn)與ｍ成正比m，Ｒ一定，F(xiàn)與ω成正比m，ω一定，F(xiàn)與Ｒ成正比你還能推導(dǎo)出其他向心力的公式么？常用的三個(gè)公式四、變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動的受力特點(diǎn)1.變速圓周運(yùn)動OvFnFtF合變速圓周運(yùn)動的沙袋正在加速轉(zhuǎn)動時(shí)所受的合力不指向圓心切向力Ft

：垂直半徑方向的分力向心力Fn

：指向圓心的分力產(chǎn)生向心加速度，改變速度方向產(chǎn)生切向加速度，改變速度大小四、變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動的受力特點(diǎn)2.一般曲線運(yùn)動的受力特點(diǎn)運(yùn)動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動，可以稱為一般的曲線運(yùn)動。把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在注意到這點(diǎn)區(qū)別之后，分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動的分析方法對一般曲線運(yùn)動進(jìn)行處理了。課堂小結(jié)Orωm探究向心力的來源:

小球在光滑玻璃漏斗中某一平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動重力和支持力的合力充當(dāng)F向豎直方向:水平方向:θθmgNNcosθ=mg

Nsinθ=mω2r

F合=F向

mgtanθmgNF合=mω2rmgtanθ=mω2rgtanθ=ω2rω=

【典例2】(多選)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐形筒固定不動，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則下列說法正確的是（）A.線速度A球大于B球B.角速度A球小于B球C.周期A球小于B球D.對筒壁的壓力A球大于B球

mgNAmgNBABABθmgtanθ==mω2rv2rm=m4π2T2rV=

ω=

T=

【變式2】(多選)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐形筒固定不動，有兩個(gè)小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，其中mA>mB,則下列說法正確的是（

）A.線速度A球大于B球B.角速度A球小于B球C.周期A球小于B球D.對筒壁的壓力A球大于B球

mgNAmgNBABABDθmgtanθ==mω2rv2rm=m4π2T2rV=

ω=

T=

mgTTmg=Tsin370得T=10NT+Tcos370=mω2rr+rcos370=L得ω=AC

【典例4】兩根長度不同的細(xì)線下面分別懸掛兩個(gè)相同小球，細(xì)線上端固定在同一點(diǎn)，若兩個(gè)小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，則兩個(gè)擺球在運(yùn)動過程中，相對位置關(guān)系示意圖正確的是(

)Bmgtanθ=mω2rmgTθ=mω2LsinθθL

課堂練習(xí)1.(對向心力的理解)(多選)對于做勻速圓周運(yùn)動的物體,下列判斷正確的是(

)

A.合力的大小不變,方向一定指向圓心B.合力的大小不變,方向也不變C.合力產(chǎn)生的效果既改變速度的方向,又改變速度的大小D.合力產(chǎn)生的效果只改變速度的方向,不改變速度的大小答案:AD解析:物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí),合力充當(dāng)向心力,方向一定指向圓心,大小不變,且只改變速度的方向不改變速度的大小。課堂練習(xí)2.(向心力的來源)(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(gè)角度后釋放,則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動,運(yùn)動中小球的向心力是(

)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答案:CD課堂練習(xí)解析:對小球受力分析如圖所示。小球受重力和繩子拉力作用,向心力是指向圓心方向的合外力,它可以是小球所受合力沿繩子方向的分力,也可以是各力沿繩子方向的分力的合力,故C、D正確。課堂練習(xí)3.(變速圓周運(yùn)動的分析)如圖所示,一圓盤可繞一通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動,在圓盤上放一塊橡皮,橡皮塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(俯視為逆時(shí)針)。某段時(shí)間內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)速不斷增大,但橡皮塊仍相對圓盤靜止,在這段時(shí)間內(nèi),關(guān)于橡皮塊所受摩擦力Ff的方向的四種表示(俯視圖)中,正確的是(

)答案:C課堂練習(xí)解析:因?yàn)閳A盤轉(zhuǎn)速不斷增大,所以橡皮塊將隨圓盤一起進(jìn)行加速圓周運(yùn)動,此時(shí)摩擦力Ff既要提供指向圓心的向心力,又要提供與運(yùn)動方向相同的切向力,所以合力方向應(yīng)該在軌道內(nèi)側(cè)且與速度成銳角,故C正確。課堂練習(xí)6.（向心力的大?。╅L為L的細(xì)線，拴一質(zhì)量為m的小球，細(xì)線上端固定，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，如圖11所示，求細(xì)線與豎直方向成θ角時(shí)：(重力加速度為