5.4 向心力 向心加速度 课件-2022-2023学年高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册

5.4 向心力 向心加速度 自主活动 在细绳一端系一个小球，用手捏住另一端，使小球在水平板上绕被捏住的一端转圈。 细绳对小球拉力的方向与小球的速度方向有什么关系？将手松开，观察小球是否能继续转圈。 2 一、向心力的概念 1、物体做匀速圆周运动的条件是受到与物体的速度方向垂直、始终指向圆心的合力作用，这个力叫做向心力。 2、向心力只改变运动物体的线速度方向，不改变线速度大小。 3、向心力是根据作用效果命名的力。 3 课堂活动：一、向心力 典型例题1：分析下列生活情景中向心力的来源。 情景 示意图 受力分析 向心力来源 餐桌转盘上茶杯的匀速圆周运动     小球在光滑漏斗内的匀速圆周运动     旋转飞椅上游客的匀速圆周运动     G FN Ff G FN G FT 静摩擦力提供向心力 重力和支持力的合力提供向心力 重力和拉力的合力提供向心力 4 问题思考 猜想向心力的大小与哪些因素有关？ 学生实验 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 5 重力和拉力的合力提供向心力 O θ 圆 锥 摆 O' FT mg F合 【结论】 研究表明，物体做匀速圆周运动的条件是受到与物体的速度方向垂直、始终指向圆心的合力作用。这个力称为“向心力”。常记为F向。 O mg FN 受力分析的不同视角 O O F向 v v v O F向 F向 F向 向心力 3. 作用效果： 1. 定义： 2. 方向： 注意：向心力是根据效果命名的力,不是物体真实受到的力,受力分析时不需要分析向心力,只能说某个力或某几个力的合力提供了向心力. 做圆周运动的物体受到一个始终指向圆心的力的作用，这个力叫做向心力； 与速度方向垂直，始终沿半径指向圆心； 只改变速度的方向，不改变速度的大小。 O F向 v v v O F向 F向 常见匀速圆周运动物体的向心力来源 FN mg Ff 转 盘 静摩擦力Ff 提供向心力 实验一 实验步骤 观察可见，二次拟合图线与数据点的分布非常接近，可推断F-ω之间是二次方关系。点击“F-ω2图像”，对数据点进行“一次拟合”，得到拟合曲线，观察曲线后可推断F-ω2之间是正比例关系。 实验二 实验步骤 保留实验一的数据，保持砝码的质量不变，改变其运动半径，重复实验，得出几组F-ω数据点。对曲线进行“选择F值”，点击“F-r图像” 。 观察曲线后可推断F-r之间是正比例关系。 实验三 实验步骤 清空实验数据，保持砝码的运动半径不变，改变其质量，重复实验，得出几组F-ω数据点。对曲线进行“选择F值”，点击“F-m图像”得到拟合曲线。 观察曲线后可推断F-m之间是正比例关系。 实验结论 综合三组实验数据和结论，做匀速圆周运动物体受到的向心力 F 的大小等于物体的质量m、圆周半径 r 和角速度 ω 的二次方的乘积，即 当所有变量的单位均使用国际基本单位，则k=1 课堂小结 大小：始终不变 方向：始终指向圆心（是个变化的物理量） 公式: 作用效果：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 切向加速度：只改变线速度的大小 法向加速度：只改变线速度的方向 $