第6章 第2节 第2课时 向心力的分析与计算（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，浙江专用）

第2课时 向心力的分析与计算 (赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。 学考层级 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.掌握向心力大小的表达式。 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。 选考层级 1.会分析向心力的来源。 2.能够计算简单情境中的向心力大小。 3.能够处理匀速圆周运动的动力学问题。 目 录 01 02 课前预知教材/落实主干基础 课堂精析重难/深度发掘知能 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。 课前预知教材/落实主干基础 圆心 圆心 圆心 方向 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。 向心力是效果力，分析物体受力时，切不可在性质力以外，再添一个“向心力” 方向 大小 某个力 合力 二、向心力的大小 1．定性感受向心力的大小 如图所示，在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中。将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。改变沙袋的质量、转动的______和绳的_____，感受向心力的变化。 速度 长度 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______。 大小 方向 2．一般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。 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)小球做匀速圆周运动的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运动。 [微情境·大道理] 2．如图所示，照片中的汽车在水平公路上做匀速圆周运动。已知图中双向四车道的总宽度为d，内车道边缘的最小半径为R。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的k倍。 × √ × × √ 强化点(一)　向心力的来源与分析 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。 课堂精析重难/深度发掘知能 (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。 1．对向心力的理解 (1)向心力的作用效果是改变速度方向，不改变速度大小。 (2)向心力不是作为具有某种性质的力来命名的，而是根据力的作用效果命名的，它可以由某个力或几个力的合力提供。 (3)向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力。 (4)当物体受到的合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心时，物体做匀速圆周运动。 [要点释解明] 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 续表 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 1．(2023·广东1月学考)如图所示，静止在圆盘上的小物块随圆盘在水平面内一起做匀速转动。则物块所受摩擦力(　 ) A．大小与转速无关 B．大小与其距转轴的距离无关 C．大小等于物块所需的向心力 D．方向沿圆盘半径向外 [题点全练清] 答案：C　 解析：物块所受的摩擦力提供小物块做圆周运动的向心力，方向指向圆心，根据向心力公式F＝mω2r＝m(2πn)2r，其中n是转速，r是距转轴的距离