6.2向心力-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（2019人教版必修第二册）

§6.2 向心力 知识回顾 v = Δt Δs ω= Δt Δ θ v = ωr 2 根据牛顿第二定律可得加速度a的方向始终与合外力F的方向相同，并能求出加速度大小． 做圆周运动的物体，其运动状态在不断变化，说明物体一定受到力的作用。 观察链球的运动，当运动员松开手后链球的运动是如何的？ 你认为链球做圆周运动的力指向何方？ 匀速圆周运动 线速度的大小处处相等的圆周运动叫做匀速圆周运动 匀速圆周运动的速度方向在不断变化 是一种变速运动 必然具有加速度 做匀速圆周运动的物体所受合外力不为零 光滑桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动。小球受到几个力的作用？这几个力的合力沿什么方向？ FN=G 合力指向圆心 匀速圆周运动的物体向心力方向，根据牛顿第二定律，加速度方向和合外力方向一致指向圆心 1、定义：做圆周运动的物体，会受到指向圆心的力，这个力叫做向心力。 2、方向：方向沿半径指向圆心（方向时刻变化），始终与线速度垂直（只改变线速度的方向不改变速度大小） 向心力 3、大小：探究 向心力是变力 （1）体验向心力的大小 猜想：向心力大小可能与 ___________________________ 有关 物体质量、 轨道半径、 运动快慢 （2）演示实验：用向心力演示器演示 方法:控制变量法 探究向心力的大小 实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 小球受到哪些力的作用？ 向心力由什么力提供？ 想一想 r θ O G F合 F 结论:向心力由拉力F和重力G的合力提供 1、实验的基本原理？ 从运动的角度求得Fn ；从受力的角度求得F合 ；将Fn 和F合 进行比较 2、实验需要的器材？ 钢球、细线、画有同心圆的木板、秒表、直尺 r O' O θ l h FT G F合 3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？ F合＝mg tanθ 小球所需向心力 Fn=m r 4π2 T2 m？r？v？θ？ r、转n圈数所用时间t、l 学科网 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 1、定义：做圆周运动的物体，会受到指向圆心的力，这个力叫做向心力。 2、方向：方向沿半径指向圆心（方向时刻变化），始终与线速度垂直（只改变线速度的方向不改变速度大小） 向心力 3、大小： 向心力是变力 O 小球受力分析： 轻绳栓一小球，在光滑水平面做匀速圆周运动。小球向心力的来源？ O G FN F 向心力由小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、绳子的拉力F的合力提供。 匀速圆周运动实例分析(1) F向= F合= F 向心力来源 物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动 F向= F合= f 由小球受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。 即圆盘对木块的静摩擦力f ω O G FN f 小球向心力的来源? 匀速圆周运动实例分析（2） G f FN ω 讨论：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源? 物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。 匀速圆周运动实例分析（3） 学科网 F向= F合= FN θ O' O R ω θ ω θ m m O r mg FN F合 mg FN F合 F合＝mg tanθ 竖直方向:FN cosθ＝mg 水平方向:F合=mω2r 竖直方向：FN cosθ＝mg 水平方向：F合=mω2 R sinθ 沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球 匀速圆周运动实例分析（4） 总结： ⑴向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。 ⑵向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦 力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。 物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。 向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用 ，只能说某个力或某几个力提供了向心力。受力分析时绝对不能出现向心力。 学科网 变速圆周运动和一般曲线运动 ⑴ 变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？ 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ ⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动？ 变速圆周运动 做变速圆周运动的物体所受的力 O O Fn Ft F合 v Fn Ft v F合 速度增大的圆周运动 速度减小的圆周运动 匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？ 当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。 切向力Ft ：垂直半径方向的分力 向心力Fn ：沿着半径（或指向圆心）的分力 产生切向加速度，改变速度的大小 产生向心加速度，改变速度的方向 匀速圆周运动 G N F 变速圆周运动 合力全部 提供向心力 合力部分提供向心力 O Fn Ft F合 v 一般曲线运动 运动轨迹既不是直线也不是圆周的