6.2 向心力 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.2 向心力 第六章 圆周运动 问题：空中飞椅深受年轻人的喜爱.飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到哪些力？所受合力的方向有什么特点？ 根据牛顿第二定律可得加速度a的方向始终与合外力F的方向相同，并能求出加速度大小． 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。那么这个力的方向有什么特点呢？ 思考与讨论: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，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？ O 小球受力分析： G FN F 小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、绳子的拉力的作用，绳子的拉力即为使小球做圆周运动的力，绳子的拉力的方向指向圆心。 2、方向：总是沿着半径指向圆心.方向时刻改变,因此向心力是变力。 3、作用：只改变速度方向，不改变速度大小。 物体做匀速圆周运动的条件：合力大小不变，方向始终指向圆心。 1、定义： 做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。 一、向心力 地球对月球的引力使地球做匀速圆周运动 思考：月球绕地球公转的向心力来源？ v F 思考：空中飞椅游戏中飞椅与人的向心力来源？ θ θ mg FN F合 空中飞椅游戏中飞椅与人的向心力是合力 思考：随盘做匀速圆周运动时物体的向心力的来源? F向= F合= Ff 由小球受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。 即圆盘对木块的静摩擦力Ff ω O G FN Ff 随盘做匀速圆周运动时物体的向心力是静摩擦力 8 物体随盘做匀速圆周运动 G Ff FN ω 思考：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块向心力的来源? 物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。 总结： 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。 思考：向心力的大小与哪些物理量有关呢？m? r? v? T? ω? 我们先通过实验感受一下。 做一做：感受向心力 如图所示，感受向心力的大小与哪些物理量有关 公式：Fn = mrω2 二、向心力的大小 = mvω = mv2 /r = mr(2π/T)2 思考：⑴ 变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ ⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动？ 观察：投掷过程中为什么链球速度越来越大？ 做变速圆周运动的物体所受的力 F Fn Ft Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. 结论：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动 ，匀速圆周运动切向加速度为零。 加速 思考与讨论：当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受的合力的方向与速度方向的夹角是大于90°还是小于90°？ F Fn Ft 减速 处理一般曲线运动的方法： 一般曲线运动 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。 匀速圆周运动： 变速圆周运动： F向是F合的指向圆心方向的分力Fn 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。 课堂小结 $