6.2 向心力（教学课件）【教学无忧】2022-2023学年高一物理同步精品备课（人教版2019必修第二册）

6.2 向心力 人教版（2019）物理（必修第二册） 第六单元 圆周运动 老师： 授课时间： 1 课堂导入 如果物体不受力，它会做什么运动？ 匀速圆周运动的实质是什么? 提示：匀速直线运动或静止。 提示：变速曲线运动。 变速运动就意味什么？ 提示：加速度不为零或合力不为零。 那么做匀速圆周运动的物体所受的合力有何特点？ 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 合力 做匀速圆周运动的物体合力始终指向圆心，与速度v垂直。这就是我们今天要学的第一个问题——向心力。 课堂导入 一、向心力 O F F F v v v O 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(centripetal force)。符号：Fn 向心力是恒力还是变力，它对运动有什么影响？ 2、向心力的特点 （1）向心力方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直） （2）向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小 （3）力是矢量，向心力的方向时刻发生改变，所以向心力是变力 二、向心力的来源 以下运动中是什么力迫使物体做圆周运动的？你能求出其大小吗？ ω O G FN Ff G Ff FN ω F向= F合= Ff F向= F合= FN 以下运动中是什么力迫使物体做圆周运动的？你能求出其大小吗？ 二、向心力的来源 θ ω θ m O r mg FN F合 O' O R θ ω m mg FN F合 F向=F合＝mg tanθ ⑴向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。 ⑵向心力的来源：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。 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。 二、向心力的来源 二、向心力的来源 三、向心力的大小 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。 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。 三、向心力的大小 通过上面实验，你觉得向心力的大小与那些因素有关？如何用实验验证你的猜想？ 实验：探究向心力大小的表达式 猜想：向心力大小可能与小球质量、转动速度、转动半径有关。 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。 三、向心力的大小 三、向心力的大小 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 三、向心力的大小 实验结论： ω，R一定，F与ｍ成正比 m，Ｒ一定，F与ω成正比 m， ω一定，F与Ｒ成正比 你还能推导出其他向心力的公示么？ 常用的三个公式 四、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 观察视频，绳子拉力与速度方向是保持垂直吗？ 四、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 O v Fn Ft F合 变速圆周运动的沙袋正在加速转动时所受的合力不指向圆心 切向力Ft ：垂直半径方向的分力 向心力Fn ：指向圆心的分力 产生向心加速度，改变速度方向 产生切向加速度，改变速度大小 四、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 2.一般曲线运动的受力特点 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作为一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。 课堂小结 课堂练习 1.(对向心力的理解)(多选)对于做匀速圆周运动的物体,下列判断正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　 A.合力的大小不变,方向一定指向圆心 B.合力的大小不变,方向也不变 C.合力产生的效果既改变速度的方向,又改变速度的大小 D.合力产生的效果只改变速度的方向,不改变速