6.2向心力-2023-2024学年高一物理同步精讲课件（人教版2019必修第二册）

6.2 向心力 向心力 向心力的大小 变速圆周运动 一般曲线运动 目录 CONTENTS 1 2 3 4 空中飞椅，它们与人一起做匀速圆周运动。 思考：空中飞椅在运动过程中所受合力的方向有什么特点吗？ 做圆周运动的物体，其运动状态不断变化，说明物体一定受到了力的作用。 那么使物体做圆周运动的力，其方向有什么特点呢？ 一个小球在细线的牵引下，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动（小球与桌面上的阻力很小，可以忽略不计）。小球受到哪几个力作用？什么力使小球做匀速圆周运动？该力的方向指向何方？ 观察思考： O G FN FT 小球受到重力，桌面支持力和细线的拉力作用。 O FN与G二力平衡，所以合力为FT 用剪刀将细线剪断，小球将沿切线方向飞出，做匀速直线运动。 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，用Fn表示。 2.方向：指向圆心，向心力方向与速度方向垂直，是变力。 3.作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 一、向心力 4.向心力的来源：向心力是根据力的作用效果命名的，它是由 某个力或几个力的合力或某个力的分力提供的。 判断向心力的来源： 物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动。如果圆盘光滑，物体能作圆周运动吗？物体受到哪几个力作用？什么力使它做匀速圆周运动？该力的方向指向何方？ 观察思考： ω O G FN Ff F向= F合= Ff 静摩擦力提供向心力。 地球绕太阳的运动可近似看作匀速圆周运动，太阳对地球的引力提供向心力。 F引 判断向心力的来源： G Ff FN ω 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。 判断向心力的来源： O' O R θ ω m mg FN F合 沿光滑碗内壁做匀速圆周运动的小球，小球的受力？小球向心力的来源? 重力和支持力的合力提供向心力 判断向心力的来源： 判断向心力的来源： 圆锥摆 用长为L的细绳一端固定，另一端系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细绳与竖直方向的夹角为θ。 飞椅模型 判断向心力的来源： 圆锥摆 O' O θ l m mg F合 T O' O θ l m mg T TX Ty 拉力和重力的合力提供向心力。拉力的水平分力提供向心力。 例1.(多选)下面关于向心力的叙述中，正确的是（ ） A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力 B.做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外， 还一定受到一个向心力的作用 C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些 力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力 D.向心力只改变物体速度的方向，不改变物体速度的大小 ACD 练一练： 思考：研究向心力的大小与哪些因素有关？ 小实验：感受向心力 实验器材：绳子、小沙袋 实验步骤： （1）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。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。 二、向心力的大小 （2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量，感受向心力的变化。 （3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度，感受向心力的变化。 （4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 通过上面的实验，可以知道 ：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。 实验步骤： 标尺 短槽 手柄 长槽 挡板 变速塔轮 二、向心力的大小 定量实验：向心力Fn的大小与物体的质量m、角速度ω、轨道半径r有怎样的关系呢？ 向心力Fn ：套筒下降后露出的红白格数，可以粗测向心力之比。 向心力演示器——器材介绍： 实验过程：控制变量法 （1）在角速度、轨道半径不变的条件下，探究向心力与质量的关系： 实验结论：在ω、r不变的条件下， Fn ∝ m ω1:ω2 r1:r2 m1:m2 F1:F2 实验一 1:1 1:1 1:2 1:2 实验过程：控制变量的方法 （2）在角速度、质量不变的条件下，探究向心力与轨道半径的关系： 实验结论：在ω、m不变的条件下， Fn ∝ r ω1:ω2 r1:r2 m1:m2 F1:F2 实验二 1:1 1:1 2:1 2:1 实验过程：控制变量的方法 （3）在质量、轨道半径不变的条