6.2 向心力（课件）（含视频）-2020-2021学年下学期高一物理同步精品课堂（新教材人教版必修第二册）

中物理 第六章 圆周运动 学易同步精品课堂 （高一 下） 第2节 向心力 新教材人教版 物理（高中必修第二册） 游乐场里有各种有趣的游戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。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？ 课堂引入 思考与讨论 一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。用剪刀将细线剪断，观察小球的运动。你认为使小球做圆周运动的力指向何方？ G FN F 小球受到重力、桌面的支持力和绳子的拉力。合力为绳子的拉力，沿着绳子指向圆心。 合力 O F F F v v v O 结论：做匀速圆周运动的物体，合力始终指向圆心，与速度v垂直。 做匀速圆周运动的物体，其运动状态在不断变化，说明物体一定受到了力的作用。 那么迫使物体做匀速圆周运动的合力有何特点呢？ 一、向心力 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。 3.方向：指向圆心，向心力方向与速度方向垂直，是变力。 4.作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 一、向心力 2.符号：Fn O F F F v v v O O F引 F合＝F引 ＝Fn 1.人造卫星绕地球运行 二、向心力的来源 人造卫星绕地球做（近似）匀速圆周运动 卫星受到地球的引力充当向心力 卫星受到的合力充当向心力 转台与物体间没有发生相对滑动 一、向心力的来源 2.木块随盘做匀速圆周运动 FN mg F静 小物块所受静摩擦力充当向心力 小物块所受重力、支持力和静摩擦力三个力的合力充当向心力 G Ff FN ω 3.物块随着圆桶一起匀速转动 F合＝FN = Fn 滚筒洗衣机中物体随滚筒一起匀速转动 一、向心力的来源 物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力。 物体所受支持力充当向心力 小球所受绳子拉力和重力的合力充当向心力 小球绕中心做匀速圆周运动 一、向心力的来源 4.圆锥摆做匀速圆周运动 r θ O G=mg F合 F F合＝mgtanθ = Fn 也可以说成拉力F在水平方向的分力充当向心力 小球在某一平面做匀速圆周运动 物体所受重力和支持力的合力充当向心力 竖直方向 水平方向 F合 ω θ θ m O r mg N 5.小球在光滑玻璃漏斗中做匀速圆周运动 一、向心力的来源 物体所受支持力在水平方向上的分力充当向心力 玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力 在水平面内做匀速圆周运动（不计摩擦） 竖直方向 水平方向 一、向心力的来源 6.玻璃球沿透明碗的内壁做匀速圆周运动 玻璃球所受内壁支持力在水平方向上的分力充当向心力 1.向心力可以是重力、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。 2.向心力是根据作用效果命名的，并不是一种新的性质的力。 3.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。 关于向心力的几点说明 如图所示，在绳子的一端拴一个小球，另一端握在手中。将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动。此时，小球所受的向心力近似等于手通过绳对小球的拉力。换用不同质量的小球，并改变小球转动的速度和绳的长度，感受向心力的变化。 探究向心力大小的表达式 感受向心力: 猜想：向心力大小可能与小球质量、转动速度、转动半径有关。 1.保持小球转动的速度和绳的长度不变，改变小球的质量，感受向心力的变化。 2.保持绳的长度和小球的质量不变，改变小球转动的速度，感受向心力的变化。 3.保持小球的质量和小球转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 探究向心力大小的表达式 分步感知: 匀速转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。挡板对小球的作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时，小球挤压挡板的力使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从标尺上读出，该读数即显示了向心力的大小。 1.向心力演示器的结构及原理 探究向心力大小的表达式 2 .实验方法: 控制变量法 （1）F与m的关系 保持r、ω一定 保持ω 、m一定 （3）F与ω的关系 保持m、 r一定 （2）F与r的关系 探究向心力大小的表达式 3.实验过程 探究向心力大小的表达式 实验结论: 物体做圆周运动需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。 根据 推导向心力的另一表达式： 公式： Fn＝mrω2 探究向心力大小的表达式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 1.实验的基本原理？ 2.实验需要的器材？ 钢球、细线、白纸、秒表、直尺 r