6.2向心力—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件

6.2向心力 第六章 圆周运动 晓峰物理 崔晓峰 飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特点？ 情景引入 晓峰物理 崔晓峰 一个小球在细线的牵引下，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动（小球与桌面上的阻力很小，可以忽略不计）。小球受到哪几个力作用？什么力使小球做匀速圆周运动？该力的方向指向何方？ G FN F O FN与G相平衡，所以合力为F,方向指向圆心。 O F F F V V V 观察思考 晓峰物理 崔晓峰 圆锥摆 用长为L的细绳一端固定，另一端系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向的夹角为θ。 飞椅模型 观察思考 晓峰物理 崔晓峰 圆锥摆 O' O θ l m mg F合 T O' O θ l m mg T TX Ty 用长为L的细绳一端固定，另一端系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向的夹角为θ，小球受到哪几个力作用？什么力使小球做匀速圆周运动？该力的方向指向何方？ 大量实例都表明: 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫做向心力 观察思考 晓峰物理 崔晓峰 1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。 v v v Fn Fn Fn 2.方向：指向圆心，向心力方向与速度方向垂直。 3.作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 一、向心力 向心力是根据力的作用效果命名的，它是由某个力或几个力的合力或某个力的分力提供的。 新课教学 晓峰物理 崔晓峰 探究向心力大小的表达式 1.定性实验：感受向心力 （1）沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。 初步结论：向心力的大小与物体的质量、角速度、轨道半径等因素有关系。 （2）依次改变沙袋质量、沙袋转动的速度、绳的长度等，感受向心力的变化。 二、向心力大小 2. 定量实验：向心力Fn的大小与物体的质量m、角速度ω、轨道半径r有怎样的关系呢？ 向心力演示器 新课教学 晓峰物理 崔晓峰 实验过程：控制变量的方法 （1）在角速度、轨道半径不变的条件下，探究向心力与质量的关系： 实验结论：在ω、r不变的条件下， Fn ∝ m ω1:ω2 r1:r2 m1:m2 F1:F2 实验一 1:1 1:1 1:2 1:2 二、向心力大小 （2）在角速度、质量不变的条件下，探究向心力与轨道半径的关系： ω1:ω2 r1:r2 m1:m2 F1:F2 实验二 1:1 1:1 2:1 2:1 实验结论：在ω、m不变的条件下， Fn ∝ r （3）在质量、轨道半径不变的条件下，探究向心力与角速度的关系： ω1:ω2 r1:r2 m1:m2 F1:F2 实验三 1:1 1:1 1:2 1:4 实验结论：在m、r不变的条件下， Fn ∝ ω2 精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn＝mω2r 新课教学 晓峰物理 崔晓峰 n 向心力表达式 随堂小结 晓峰物理 崔晓峰 一个小球在光滑竖直圆轨道内做圆周运动。小球受到哪几个力作用？小球是不是做匀速圆周运动？ 观察思考 晓峰物理 崔晓峰 一个小球在光滑竖直圆轨道内做圆周运动。小球受到哪几个力作用？小球是不是做匀速圆周运动？ mg FN Fn Ft 小球上升过程 小球下降过程 mg FN Fn Ft 合力不指向圆心（ F合 ≠ Fn ） 切线分力改变速度大小 径向分力改变速度方向 变速圆周运动（v大小变化） 观察思考 晓峰物理 崔晓峰 三、一般曲线运动的受力特点： 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。尽管这时曲线各个位置的弯曲程度不样，但在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法来处理了。 新课教学 晓峰物理 崔晓峰 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小，图中甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为哪种是正确的？ v Ft Ft Fn Fn 丙图正确 v v v 做一做 晓峰物理 崔晓峰 向心力 方向：指向圆心 圆周运动