6.2向心力 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

学习目标 1、理解向心力的概念。 2、掌握分析实际问题中的向心力来源的方法。 3、会计算匀速圆周运动的向心力。 第2节 向心力 情境1、物块在水平圆盘上随圆盘做匀速圆周运动。通过分析物块的受力情况。说明什么力对物块做圆周运动起了作用？ 情境2、小球在光滑水平面内在细绳的作用下做匀速圆周运动。说明什么力对小球做圆周运动起了作用？ 一、向心力 4、向心力来源： （1）向心力并不是物体实际受到的力而是由其他力来提供的，是效果力。 （2）向心力可以是弹力、摩擦力、引力中的任一个力、也可以是某几个力的合力或者是某一个力的分力。 （3）匀速圆周运动的合外力指向圆心，其合外力就是向心力；变速圆周运动的合外力不指向圆心，其合外力在指向圆心方向的分力就是合外力。 1、定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力. 2、方向：总指向圆心，与速度垂直，方向不断变化，是变力。 3、作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小 二、向心力大小 实验结论: 物体做圆周运动需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。 向心力的另外的表达式： 二、向心力的大小 公式： Fn＝mω2 r 练习、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，它随圆盘一起运动——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（ ） 木块A受重力、支持力和向心力 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 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心 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 C 例：长为L的细线，拴一质量为m的小球(小球可视为质点)，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图所示。当摆线与竖直方向的夹角是α时，求(重力加速度为g)： (1)细线的拉力的大小； (2)小球运动的线速度的大小； (3)小球运动的角速度及周期。 三、向心力公式的应用 归纳：圆周运动动力学问题的分析思路 1、明确研究对象（圆周运动的物体） 2、确定圆心和半径 3、对运动物体受力分析画出受力示意图 4、建立指向圆心（沿半径）方向的x轴和垂直半径的y轴的直角坐标系 5、沿指向圆心为正方向，列出牛顿第二定律方程（F提供=F需要）以及y轴的方程 6、求解 例1：长为L的细线，拴一质量为m的小球(小球可视为质点)，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图所示。当摆线与竖直方向的夹角是α时，求(重力加速度为g)： (1)细线的拉力的大小； (2)小球运动的线速度的大小； (3)小球运动的角速度及周期 三、向心力公式的应用 C 练习1、质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为（ ） A． B． C． D．不能确定 练习2、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的转速减小以后，物体仍然随圆筒一起匀速转动而未滑动，则下列说法中正确的是 （ ） A.物体所受弹力增大，摩擦力增大 B.物体所受弹力不变，摩擦力减小 C.物体所受弹力减小，摩擦力不变 D.物体所受弹力增大，摩擦力不变 C 练习3、(多选)质量为m的小球，用长为L 的线悬挂在O点，在O点正下方处有一光滑的钉子O′，把小球拉到右侧某一位置释放，当小球第一次通过最低点P时 A.小球速率突然减小 B.小球角速度突然增大 C.小球向心加速度突然增大 D.摆线上的张力突然增大 BCD 练习4、(多选)A、B两个物体放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ，A的质量为m，B的质量为2m，A离轴为R/2，B离轴为R，则当圆台旋转时(设A、B都没有滑动，如下图所示) A.B的向心加速度是A的向心加速度的两倍 B.B的静摩擦力是A的静摩擦力的两倍 C.当圆台转速增加时，A比B先滑动 D.当圆台转速增加时，B比A先滑动 A B AD 四、变速圆周运动和一般曲线运动 阅读课本P29思考回答以下问题： ⑴ 变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？ (2)变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ F Fn Ft 加速 v 1、做变速圆周运动的物体所受的合力特点 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. 向心力公式是根据匀速圆周运动推导出的，但也适用于变速圆周运动，只不过匀速圆周运动是合力