《金榜课件》必修二 第五章曲线运动 第6节 向心力（教学课件 31张 +素材 4份）

6 向心力 1.小球做圆周运动时，你牵绳的手有什么感觉？ 2.如果突然松手，将会发生什么现象？ 1.小球在杯中做圆周运动时，你握杯的手有什么感觉？ 2.如果突然将杯子提开，将会发生什么现象？ 物体能够做匀速圆周运动，必定存在加速度，一定受到力的作用，那么上述的物体受几个力，所受的外力有何特点？ 1.知道什么是向心力，理解它是一种效果力。 2.知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来进行计算。（重点） 3.理解变速圆周运动中，合外力与向心力的关系。 小球受力分析 G FN F O F F F v v v O 结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心， 且与______垂直 速度v FN与G相平衡， 所以合力为F. 一、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（或产生向心加速度） 做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫作向心力。 使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。你可以分析物体受到的力吗？ 物体受重力、支持力、静摩擦力。合外力为静摩擦力，方向指向圆心。 二、向心力的来源 什么力提供向心力？ FN G Ff 竖直方向：Ff＝G 水平方向：F合=FN FN提供向心力， 即合力提供向心力 G Ff FN 竖直方向：FN cosθ＝mg 水平方向：F合=mgtanθ 什么力提供向心力？ θ ω θ m O r mg FN F合 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。 分析向心力来源的思路 1.明确研究对象。 2.确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、 半径及圆心位置。 3.进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力。 例1.请分析以下圆周运动的向心力的来源。 拉力FT和重力mg的合力提供向心力 空气的作用力与重力的合力提供向心力 O' ω ω θ O l m O r FT mg F合 mg F合 F 感受向心力 用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 1.实验器材有哪些？ 2.简述实验原理（怎样达到验证的目的）。 3.实验过程中要注意什么？需测量哪些物理量（记录哪些数据）？ 4.实验过程中产生误差的原因主要有哪些？ 注：d1指悬挂点到纸面的距离,d2指球心到纸面的距离，d指悬挂点到球心的距离。 m(kg) 　 　 　 d1(m) 　 　 　 d2(m) 　 　 　 d=d1-d2(m) 　 　 　 T(s) 　 　 　 r(m) 　 　 　 Fn=4mπ2r/T2 　 　 　 F合=mgtanθ 　 　 　 三、向心力的大小: 向心力Fn与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系： Fn＝mrω2 根据 推导出向心力的另一表达式： 对力与运动的理解 ①力与速度同一直线时，力只改变速度大小，不改变速度方向。 ②力与速度垂直时，力只改变速度方向，不改变速度大小。 ③力与速度成其他任意角度时，根据力的分解与合成将力分解到速度所在直线和与速度垂直的直线上，则力既改变速度大小，同时也改变速度方向。 例2.小球做圆锥摆时，细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。 θ L 即： 解析：小球的向心力由FT和G的合力提供 O′ O mg FT F 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律： R 例3.如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？ 解析：小橡皮受力分析如图。 小橡皮恰不下落时，有：Ff=mg 其中：Ff=μFN 而由向心力公式：FN=mω2r 解以上各式得： G Ff FN 四、变速圆周运动和一般曲线运动 1.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？ 2. 怎么分析研究一般的曲线运动？ 做变速圆周运动的物体所受的力 Fn Ft 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 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。 F 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧，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。 处理一般曲线运动的方法 r1 r2 3.向心力的大小 2.向心