第6.2节 向心力-2021-2022学年高一物理同步教学优质特色课件（人教版2019必修第二册）

向心力 人教版高中物理 必修2 新知导入 这就是我们今天将要学习的问题。 勇敢者转盘，空中飞椅，它们与人一起做匀速圆周运动。 你知道它们在运动过程中所受合力的方向有什么特点吗？ 新知讲解 一、向心力 做圆周运动的物体，其运动状态在不断变化，说明物体一定受到了力的作用。 V 那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何特点呢？ 新知讲解 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。小球受到哪几个力作用？用剪刀将细线剪断，观察小球将做什么运动？你认为使小球做圆周运动的力指向何方？ 研究小球所受合力的方向 思考与讨论 O G FN F 小球受到重力，桌面支持力和细线的拉力作用。 O FN与G相平衡，所以合力为F 新知讲解 用剪刀将细线剪断，小球将沿切线方向飞出，做匀速直线运动。 O O F F F V V O 新知讲解 结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，且与线速度V垂直。 对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生 改变，因此，所受合力只改变速度的方向。 V 新知讲解 1、向心力 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作向心力用，符号：Fn 3、向心力的作用只改变线速度的方向 2、方向：始终指向圆心(与v 垂直或与半径垂直)，是变力 。 新知讲解 4、向心力来源 向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力，它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。 如图：拉力和重力的合力提供物体做匀速圆周运动向心力。 O' ω O θ l m mg F合 FT 新知讲解 地球绕太阳的运动可近似看作匀速圆周运动，太阳对地球 的引力提供向心力 。 F引 新知讲解 飞椅与人一起做圆周运动的向心力 Fn 则是由绳子斜向上方的拉力 F 和所受重力 G 的合力提供的。 Fn G F 新知讲解 静摩擦力提供物体做匀速圆周的向心力。 ω A 木块随转盘一起做匀速转动视频 新知讲解 二、向心力的大小 思考:怎样研究向心力的大小与那些因素有关？ 向心力的大小我们可以先通过实验感受向心力大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验，进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。 新知讲解 实验步骤： （1）在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。 感受向心力 做一做 实验器材：绳子、小沙袋 r 新知讲解 （2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量感受向心力的变化。 （4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 （3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度感受向心力的变化。 新知讲解 实验结论：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。 向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢？ 我们可以通过向心力演示器对此进行更深入的研究。 新知讲解 做一做 探究向心力大小的表达式 1、实验器材：向心力演示器、两个质量相同的钢球和一个质量小的铝球。 向心力演示器 1 2 4 3 5 8 7 6 2、向心力演示器的构造 匀速转动手柄 1、变速塔轮 2 和 3 、长槽 4 和短槽 5、横臂 6、弹簧测力套筒 7、标尺 8。 新知讲解 3、原理 匀速转动手柄 ，使变速塔轮以及长槽和短槽和槽内的的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺 。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 新知讲解 4、实验步骤 （1）向心力与质量关系 让钢球与铝球的质量之比为2:1。将钢球和铝球分别放在相同半径处，摇动手柄。观察套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，质量越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大 新知讲解 （2）向心力与角速度的关系 将两个质量相同的小钢球放在相同半径处。皮带套在两个半径为2:1的塔轮上，转动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，角速度越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 新知讲解 （3）向心力与半径的关系 将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处。摇动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，半径越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 新知讲解 精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn ＝ mω2r 由：v=ωr 得 v2 Fn＝m—— r 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1、加速、减速、改变速度方向 （1）加速：速度方向与力的