第02讲 向心力（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第六章 圆周运动 6.2 向心力 人教版(2019)必修 第二册 Directory 目录 向心力的大小 01 新课引入 03 02 向心力 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 04 课堂练习 05 conclusion 新课引入 01 思考与讨论 你是否可以想一种方法用较轻的乒乓球提起较重的矿泉水呢？ 思考与讨论 观看视频，思考什么原因使质量很轻的乒乓球提起较重的装水的瓶子呢？ 体验与思考 请你用手让被轻绳一端栓的小球,在光滑水平面做匀速圆周运动，你的手会有什么感觉？分析小球的受力情况？小球所受合外力方向有何特点？ 小球的受力和合力方向 G FN F O (1)小球的受力：重力、支持力和绳的拉力 合力 (2)小球的合力方向：绳子对球有指向圆心的力 conclusion 向心力 02 (一)向心力定义 1.定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。 ①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不改变速度大小 ③向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。 受力分析时, 不能多出一个向心力。 (二)向心力的来源 ω O G FN Ff G Ff FN ω F向= F合= Ff F向= F合= FN (二)向心力的来源 θ ω θ m O r mg FN F合 O' O R θ ω m mg FN F合 F向=F合＝mg tanθ (二)向心力的来源 (三)归纳总结 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。 向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用 ，只能说某个力或某几个力提供了向心力。 conclusion 向心力的大小 03 做一做：感受向心力 思考与讨论 1.保持小球的转动半径不变，改变角速度，向心力大小如何变化？ 2.保持小球的角速度不变，改变转动半径，向心力大小如何变化？ 3.通过实验，你认为做圆周运动的物体所受的向心力与哪些因素有关？ 新课讲授 方案一：用向心力演示器探究向心力的大小 1.实验器材 方案一：用向心力演示器探究向心力的大小 2.实验原理 匀速转动手柄，使变速塔轮以及长槽和短槽和槽内的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂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下降，从而露出标尺。根据标尺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。 方案一：用向心力演示器探究向心力的大小 3.实验探究 方法：控制变量法 方案一：用向心力演示器探究向心力的大小 实验条件 实验现象 实验结论 ω r一定，ma=2mb m ω一定，ra=2rb m r一定，2ωa=ωb 4.数据收集 方案一：用向心力演示器探究向心力的大小 5.数据分析 实验条件 实验现象 实验结论 ω r一定，ma=2mb m ω一定，ra=2rb m r一定，2ωa=ωb Fa=2Fb F∝m Fa=2Fb F∝r 4Fa=Fb F∝ω2 方案一：用向心力演示器探究向心力的大小 6.向心力大小计算公式： 方案二：用圆锥探究向心力的大小 方案三：用传感器探究向心力的大小 conclusion 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 04 新课讲授 思考与讨论 ①运动员旋转过程中，链球的速度怎样变化？ ②通过观察，你认为链球从开始到抛出过程中，链球所受绳的拉力方向与速度方向是否垂直？ 新课讲授 (一)做变速圆周运动的物体所具有的加速度 a an at 加速 at ——切向加速度，它改变速度的大小。 an ——向心加速度，它改变速度的方向。 新课讲授 (二)做变速圆周运动的物体所受的力 F 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。 新课讲授 思考与讨论 当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角是大于90°还是小于90°呢？ F Fn Ft v0 大于90° Ft与物体运动的速度反向，使得物体的速度越来越小；Fn指向圆心，提供物体做圆周运动所需的向心力，改变物体速度的方向。 (三)一般的曲线运动 处理方法： 把一般曲线分割为许多很短的小段，每一段都可以看作圆周的一部分.这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法进行处理了. r1 r2 conclusion 课堂练习 05 1．下列关于向心力的说法中，正确的是（　　） A．向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，向心力是一个恒力 B．向心力与重力、弹力、摩擦力一样，是一种特定的力，它只有在物体做圆周运动时才产生 C．向心力既能改变物体运动的方向，又能改变物体运动的快慢 D．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某一种力，也可以是这些力中某几个力的合力 D 【答案】D 【详解】A．向心力总是沿半径指向圆心，其大小随着线速度大小的变化而变化，方向时刻变化，向心力一定是一个变力，故A错误； BCD．向心力可以是某一个力，也可以是某几个力的合力，还可以是某一个力的分力，它是效果力，向心力的方向始终与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小，BC错误，D正确。 故选D。 2．如图所示，质量为m的小球用长为l的细线悬于P点，使小球在水平面内以角速度做匀速圆周运动。已知小球做圆周运动时圆心O到悬点P的距离为h，小球可视为质点，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．小球的频率为 B．小球的线速度大小为 C．小球受到合力大小为 D．绳对小球的拉力大小为 D 【答案】D 【详解】A．小球的频率为故A错误；B．根据线速度与角速度的公式有故B错误； C．设细线与竖直方向的夹角为，小球受到合力大小为故C错误； D．根据牛顿第二定律可得解得绳对小球的拉力大小为故D正确；故选D。 3．一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的，圆锥固定，有质量相同的两个小球A和B贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，则（　　） A．A球的角速度必等于B球的角速度 B．A球的线速度必小于B球的线速度 C．A球运动的周期必大于B球运动的周期 D．A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力 C 【答案】C 【详解】ABC．以小球为研究对象，对小球受力分析，由牛顿第二定律得解得，，，因为A的半径大，则A球的线速度大于B球的线速度，A球的角速度小于B球的角速度，A球运动的周期大于B球运动的周期，故AB错误，C正确； D．根据平行四边形定则可知，球受到的支持力为可知两球受到的支持力相等，根据牛顿第三定律可知，两球对桶壁的压力相等，故D错误。故选C。 4．如图所示，长为的悬线固定在点，在点正下方有一钉子，距离为，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（　　） A．线速度突然增大为原来的倍 B．角速度突然增大为原来的倍 C．向心加速度突然增大为原来的倍 D．悬线拉力突然增大为原来的倍 B 【答案】B 【详解】A．悬线与钉子碰撞前后，线的拉力始终与球运动方向垂直，不改变小球线速度大小，故小球的线速度大小不变，故A错误； B．当半径减小时，由知半径减小为原来的倍，变大，为原来的2倍，故B正确； C．由知向心加速度突然增大为原来的2倍，故C错误； D．在最低点故碰到钉子后合力变为原来的2倍，悬线拉力变大，但不是原来的2倍，故D错误。故选B。 5．半径为r的圆筒绕竖直中心轴匀速转动，筒的内壁上有一个质量为m的物体A。物块A一边随圆筒转动，一边以竖直向下的加速度a下滑。若物体与筒壁间的动摩擦因数为，圆筒转动的角速度为（    ） A． B． C． D． C 【答案】C 【详解】竖直方向水平方向解得故选C。 本节结束 谢谢观看 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.1 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$