6.2 向心力（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理必修第二册（人教版2019 江苏专版）

第2节　向心力 核心素养导学 物理观念 (1)知道向心力的概念，知道向心力是根据力的效果命名的。 (2)掌握向心力的表达式。 (3)知道匀速圆周运动的向心力特点。 (4)知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点。 科学思维 (1)会分析向心力的来源。 (2)能够计算简单情境中的向心力。 (3)能够处理匀速圆周运动的动力学问题。 科学探究 感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系。 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______，这个指向_____的力就叫作向心力。 2．方向：向心力总是沿半径指向______，由于_____时刻改变，所以向心力是变力。 3．作用效果：向心力只改变速度的______，不改变速度的______。 4．来源：向心力是由_________或者几个力的______提供的，是根据力的作用效果命名的。 微点拨：向心力是效果力，分析物体受力时，不分析向心力。 圆心 圆心 圆心 方向 方向 大小 某个力 合力 速度 长度 向心力 控制变量 质量 速度 轨道半径 mω2r 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1．变速圆周运动的合力：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果，如图所示。 (1)跟圆周相切的分力Ft：改变线速度的______。 (2)指向圆心的分力Fn：改变线速度的______。 2．一般的曲线运动的处理方法 (1)一般的曲线运动：运动轨迹既不是______也不是_____的曲线运动。 (2)处理方法：可以把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_________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_____运动的分析方法来处理了。 大小 方向 直线 圆周 圆周运动 圆周 1．如图所示，一个小球在细线的牵引下，绕光滑水平桌面上的图钉做匀速圆周运动。 (1)小球做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供？ (2)用剪刀将细线剪断，小球将沿什么方向运动？ 提示：(1)向心力是由细线拉力提供的。 (2)小球将沿圆周运动的切线方向飞出。 × √ × × √ 新知学习(一)|向心力的来源分析和计算 [任务驱动] 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上有一个相对圆盘静止的物体。 (1)物体需要的向心力由什么力提供？物体所受摩擦力沿什么方向？ (2)当转动的角速度变大后，物体仍与转盘保持相对静止，物体受的摩擦力大小怎样变化？ 提示：(1)物体随圆盘转动时受重力、弹力、静摩擦力三个力作用，其中静摩擦力指向圆心提供向心力。 (2)当物体转动的角速度变大后，由Fn＝mω2r，需要的向心力增大，静摩擦力提供向心力，所以静摩擦力也增大。 实例分析 图例 向心力来源 在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未发生滑动 弹力提供向心力 用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动 绳的拉力(弹力)提供向心力 物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转盘静止 静摩擦力提供向心力 用细绳拴住小球在竖直平面内做圆周运动，当小球经过最低点时 拉力和重力的合力提供向心力 小球在细绳作用下，在水平面内做匀速圆周运动时 绳的拉力的水平分力(或拉力与重力的合力)提供向心力 续表 [针对训练] 1．(2022·江苏徐州模拟)如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直 于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起做匀 速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是 (　 ) A．木块A受重力、支持力和向心力 B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反 C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心 D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同 解析：由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。C正确。 答案：C 2．(2021·山东学考)某同学用细绳牵引小沙袋在水平面内做匀速圆周运动， 如图所示。不计空气阻力，关于沙袋做圆周运动的向心力大小，下列 判断正确的是 (　 ) A．等于细绳拉力 B．大于细绳拉力 C．等于细绳拉力与沙袋重力的合力 D．大于细绳拉力与沙袋重力的合力 解析：对沙袋受力分析，受竖直向下的重力、沿绳斜向上的拉力，而沙袋做圆周运动的向心力与沙袋处于同一水平面并指向圆心，所以重力和细绳的合力提供向心力，根据平行四边形定则可知此合力小于细绳拉力，故A、B、D错误，C正确。 答案：C 新知学习(二)|探究向心力大小的表达式 [重点释解]