6.2向心力-2023-2024学年高一物理备课高效互动课件（人教2019必修第二册）

6.2 向心力 高中物理必修二 第六章 圆周运动 高中物理必修二 第六章 圆周运动 思考： 1、游乐场里有各种有趣的游戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特点？ 2、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？ 6.2-1 研究小球所受合力的方向 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圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。 2、作用效果：改变速度的方向。 3、方向：始终沿半径指向圆心。 4、效果力：向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是由某个力或者几个力的合力提供的物体做匀速圆周运动的力，不管属于哪种性质，都是向心力。 一、向心力 思考：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源? 注意： 1、物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力。 2、向心力是根据作用效果命名的力。(不是一种特殊性质的力) G Ff FN ω 一、向心力 思考：下列做匀速圆周运动的物体向心力是由哪些力提供的？ FN G Ff 内壁光滑的漏斗 滑块相对圆盘静止 1、向心力的作用效果 改变线速度的方向。由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小。 2、向心力的特点 (1)方向时刻在变化，总是与线速度的方向垂直。 (2)在匀速圆周运动中，向心力大小不变，向心力是变力，所以匀速圆周运动是匀速率圆周运动。 一、向心力 3、向心力的理解 (1)向心力是根据力的作用效果命名的，它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供，也可以由它们的合力提供，还可以由某个力的分力提供。 (2)当物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力。 (3)当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力提供向心力。 二、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 1、实验目的 (1)学会使用向心力演示器。 (2)通过实验探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系。 2、实验原理 如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。 球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用 使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。 根据标尺8上露出的红白相间等分标记， 可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 二、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 3、实验步骤 (1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，探究向心力与小球质量的关系。 (2)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动角速度和质量相同时，探究向心力与转动半径的关系。 (3)皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上。小球质量和转动半径相同时，探究向心力与角速度的关系。 二、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 二、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 4、实验结论 (1)在半径和角速度一定的情况下，向心力大小与质量成正比。 (2)在质量和角速度一定的情况下，向心力大小与半径成正比。 (3)在质量和半径一定的情况下，向心力大小与角速度的平方成正比。 由以上可推知：向心力的大小可表示为Fn＝mω2r。 5、向心力的表达式： Fn=m v2 r Fn=m ω2r Fn =m r 4π2 T 2 三、匀速圆周运动的分析 匀速圆周运动问题分析思路 (1)解题指导 凡是做匀速圆周运动的物体一定需要向心力，而物体所受外力的合力提供向心力。 (2)匀速圆周运动动力学问题的分析思路： 确定研究对象； 明确圆周运动的轨迹、圆心、半径； 对物体进行受力分析，明确向心力的来源； 分析物体的运动情况（线速度、角速度、周期等）； 根据牛顿运动定律和运动学知识联合解决问题。 三、匀速圆周运动的分析 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