3.2（第一课时）科学探究：向心力-2021-2022学年高一物理备课必备课件（鲁科版2019必修第二册）

第二节 科学探究：向心力 高中物理必修二 第三章 圆周运动 F v F v 直线运动 合外力与速度方向同一直线 曲线运动 合外力与速度方向不在同一直线 说明： 物体的运动性质是由物体所受合外力与速度的关系决定。 分析 合外力方向始终指向圆心，合外力大小不变 什么情况下物体才会做匀速圆周运动？ 匀速圆周运动 特点 轨迹是圆 速率不变 合外力的方向与速度始终方向垂直。 力只改变运动方向不能改变速度大小。 推理 实验探究 取一根细绳，一端系一小球，另一端固定在一枚图钉上。将图钉钉于水平光滑木板上，如图所示。 （1）用手指沿小球与图钉连线的垂直方向轻轻弹击小球，在细绳未伸直前，小球做什么运动？ v （2）用手指弹击小球，方向同上，加大弹击力量，使小球运动过程中细绳伸直。细绳伸直后，小球做什么运动？ v ①细线的松弛或绷直使小球在受力上有什么差别？ ②是什么力改变了小球的运动方向，使小球做圆周运动？ ③实验中发现圆周运动的受力与抛体运动有什么差别吗？ 思考： 1、拉力改变了小球的运动方向，使它做圆周运动。 2、拉力始终与速度垂直 所以拉力不对小球做功，不改变小球的速度大小 始终指向圆心 O N F拉 N与G相平衡，合力为F拉 G O F拉 F拉 F拉 V V v O 一、向心力 1、定义：做圆周运动的物体一定受到指向圆心的力的作用，这个力就叫作向心力。 3、向心力的作用只改变线速度的方向，不改变速度的大小。 2、方向：始终指向圆心（与v垂直或与半径垂直），是变力。 O F F F V V V O O F引 F合＝F引 ＝F向 O mg N f F向 ＝f O mg N F向＝N+ mg 向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到的一个力；受力分析时, 不能多出一个向心力。 4、向心力的来源 （1）物体做匀速圆周运动时：物体所受的合力提供了物体所需的向心力，即匀圆运动物体的合外力一定指向其圆运动的圆心。 （可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质力的合力） 思考：如果做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？ O O F向 F合 v F向 Ft v F合 当做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 ：垂直半径方向的合力 向心力F向 ：沿着半径（或指向圆心）的合力 Ft 速度增大的圆周运动 速度减小的圆周运动 改变速度的大小 改变速度的方向 4、向心力的来源 （1）物体做匀速圆周运动时：物体所受的合力提供了物体所需的向心力，即匀圆运动物体的合外力一定指向其圆运动的圆心。 （可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质力的合力） （2）物体做非匀速圆周运动时：向心力由沿半径方向的合力提供。 【课堂练习】 1、关于向心力的说法正确的是（ ） A、物体由于做圆周运动还受到一个向心力 B、向心力可以是任何性质的力 C、做匀速圆周运动的物体向心力是恒力 D、做圆周运动的物体所受各力的合力一定指向圆心 2、关于做匀速圆周运动的物体所需的向心力，下列说法正确的是（ ） A、物体受其他的力外还要受一个向心力的作用 B、物体所受合力提供向心力 C、向心力是一个恒力 D、向心力是根据性质命名的一种力 B B 汽车在倾斜路面上转弯 【说明】 向心力是按效果命名的力，它可以是几个力的合力。 【常见匀速圆周运动向心力的来源分析】 汽车在水平路面上转弯 13 【课堂练习】 3、请分析以下圆周运动的向心力的来源。 作业 课本P66 3 $