6.2 向心力 课件 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章 圆周运动 人教版高中物理 必修第二册 第2节 向心力 一、学习目标（1min） 1、知道向心力是根据力的效果命名的，会分析向心力的来源。 2、感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系。 3、掌握向心力的表达式，能够计算简单情境中的向心力。 4、知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法。 二、自主学习 （尽量多写几种） 阅读课本P27-30，完成知识填空，8min 二、自主学习 阅读课本P27-30，完成知识填空，8min 三、自学检测（4min） 自学检测1.(2min)如图所示，一个圆盘绕过圆心O且与盘面垂直的竖直轴匀速转动，角速度为ω，盘面上有一质量为m的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，已知物块到转轴的距离为r，下列说法正确的是(　　)   A. 物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为mω2r B.物块受重力、弹力、摩擦力、向心力作用，合力大小为mω2r C.物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为mω2r D.物块只受重力、弹力作用，合力大小为零 C 三、自学检测（4min） 自学检测2.(2min)(多选)如图所示，长为L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球。给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆，设细绳与竖直方向的夹角为θ。下列说法中 正确的是(　 ) A．小球受重力、绳的拉力和向心力作用 B．小球只受重力和绳的拉力作用 C．θ越大，小球运动的速率越大 D．θ越大，小球运动的周期越大 BC 四、要点讲解（8min） 光滑桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动。小球受到几个力的作用？这几个力的合力沿什么方向？ FN=G 合力指向圆心 匀速圆周运动的物体向心力方向，根据牛顿第二定律，加速度方向和合外力方向一致指向圆心 （一）、向心力 四、要点讲解（8min） 1、定义：做圆周运动的物体，会受到指向圆心的力，这个力叫做向心力。 2、方向：方向沿半径指向圆心（方向时刻变化），始终与线速度垂直（只改变线速度的方向不改变速度大小） 3、大小：探究 向心力是变力 四、要点讲解（8min） (二)、向心力的来源 1.如图所示，滑冰运动员转弯时什么力充当向心力？ 答案　地面对运动员的摩擦力充当向心力。 四、要点讲解（8min） 2.如图所示，小球绕O′在水平面内做匀速圆周运动，可以说小球受重力、绳的拉力和指向O′的向心力吗？ 答案　不能，向心力是按效果命名的力，物体实际受到的沿半径方向的合力即为向心力，不是另外受到向心力。 四、要点讲解（8min） （1）体验向心力的大小 猜想：向心力大小可能与 ___________________________ 有关 物体质量、 轨道半径、 运动快慢 （2）演示实验：用向心力演示器演示 方法:控制变量法 （三）、探究向心力的大小 四、要点讲解（8min） 向心力大小演示器实验： 四、要点讲解（8min） 1.对向心力的理解 (三)、探究向心力的大小 四、要点讲解（8min） 2.向心力的来源 (1)某个力提供；(2)某个力的分力提供；(3)几个力的合力提供。 3.常见的几个实例分析 (1)重力(万有引力)提供向心力 如地球卫星绕地球做圆周运动。 (2)弹力提供向心力 如图所示，在光滑水平面上，将绳子的一端系在O点，绳子另一端系一小球，使小球在水平面上做匀速圆周运动，则小球做匀速圆周运动的向心力由绳子的拉力(弹力)提供。 四、要点讲解（8min） (3)静摩擦力提供向心力 如图所示，木块随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动，其向心力由静摩擦力提供。木块相对圆盘的运动趋势方向是沿半径背离圆心，静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。 (4)合力提供向心力 如图所示，汽车过拱桥时，经最高点时其向心力由重力和支持力的合力提供。 四、要点讲解（8min） (5)向心力由某一力的分力提供 如图所示，小球做圆锥摆运动，绳的拉力可分解为水平分力F1和竖直分力F2，则向心力可认为由绳拉力的水平分力提供，当然也可以认为是由重力和绳的拉力的合力提供。 【特别提示】 对于做匀速圆周运动的物体，向心力由它所受的合力提供，其大小恒定。 四、要点讲解（8min） 1.匀速圆周运动的条件：合力的大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合力。 2.匀速圆周运动的三个特点 (1)线速度大小不变、方向时刻改变。 (2)角速度、周期和转速都恒定不变。 (3)向心力的大小恒定不变，但方向时刻改变。 (四)、匀速圆周运动的特点及分析 四、要点讲解（8min） 3.匀速圆周运动的分析思路 四、要点讲解（8min） 1.变速圆周运动：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果： (1)跟圆周相切的分力Ft：产生切向加速度，改变线速度的大小。 (2)指向圆心的分力Fn：产生指向圆心的加速度，改变线速度的方向。 （五)、变速圆周运动和一般的曲线运动 四、要点讲解（8min） 2.一般的曲线运动 (1)定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。 (2)处理方法：一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。 五、典型例题（8min） 例1.(2min)下列关于匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中， 正确的是(　　) A.物体除受其他的力外还受到向心力的作用 B.物体所受的合力提供向心力 C.向心力的方向总指向圆心，故方向不变 D.向心力的大小一直在变化 B 例2.(2min) (多选)关于匀速圆周运动的说法正确的是(　　 ) A.匀速圆周运动的速度大小保持不变，所以做匀速圆周运动的物体没有加速度 B.做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向时刻都在改变，所以必有加速度 C.做匀速圆周运动的物体，加速度的大小保持不变，所以是匀变速(曲线)运动 D.匀速圆周运动的物体加速度大小虽然不变，但加速度的方向始终指向圆心，加速度的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动既不是匀速运动，也不是匀变速运动 BD 例3.(3min)如图所示，P点位于悬挂点正下方的地面上，质量为m的小球用细线拴住，线长l，细线所受拉力达到F＝2mg时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断，此时小球距水平地面的高度h，求 (1)细线被拉断瞬间小球的速度大小？ (2)小球落地点到P点的距离？ 例3.(3min)如图所示，P点位于悬挂点正下方的地面上，质量为m的小球用细线拴住，线长l，细线所受拉力达到F＝2mg时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断，此时小球距水平地面的高度h，求 (1)细线被拉断瞬间小球的速度大小？ (2)小球落地点到P点的距离？ 例4.(2min) 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。图甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为哪种是正确的？为什么？ 答案:　丙图正确。 解析:　轨迹应在速度方向与合力方向之间，又因为是减速，合力与速度方向夹角为钝角。 六、当堂练习（15min） 共6题，全部完成后核对答案 2.在玻璃管中放一个乒乓球后注满水，然后用软木塞封住管口，将此玻璃管固定在转盘上，管口置于转盘转轴处，处于静止状态。当转盘在水平面内转动时，如图所示，则乒乓球会(球直径比管直径略小)(　　) A．向管底运动　　　　　　　 B．向管口运动 C．保持不动   D．无法判断 3.[多选]如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒固定在地面上，圆锥筒的轴线竖直。一个小球贴着筒的内壁在水平面内做圆周运动，由于微弱的空气阻力作用，小球的运动轨迹由A轨道缓慢下降到B轨道，则在此过程中(　　) A．小球的向心加速度逐渐减小 B．小球运动的角速度逐渐减小 C．小球运动的线速度逐渐减小 D．小球运动的周期逐渐减小 4.如图所示，一根细线下端拴一个金属小球A，细线的上端固定在金属块B上，B放在带小孔的水平桌面上，小球A在某一水平面内做匀速圆周运动。现使小球A改到一个更低一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，金属块B在桌面上始终保持静止，则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是(　　)   A．金属块B受到桌面的静摩擦力变大 B．金属块B受到桌面的支持力变小 C．细线的张力变大 D．小球A运动的角速度减小 5.四个完全相同的小球A、B、C、D均在水平面内做圆锥摆运动．如图甲所示，小球A、B在同一水平面内做圆锥摆运动(连接B球的绳较长)；如图乙所示，小球C、D在不同水平面内做圆锥摆运动，但是连接C、D的绳与竖直方向之间的夹角相等(连接D球的绳较长)，则下列说法错误的是(　　)   A．小球A、B角速度相等 B．小球A、B线速度大小相等 C．小球C、D所需的向心加速度大小相等 D．小球D受到绳的拉力与小球C受到绳的拉力大小相等 6.如图所示，内壁光滑的空心圆柱体竖直固定在水平地面上，圆柱体的内径为R.沿着水平切向给贴在内壁左侧O点的小滑块一个初速度v0，小滑块将沿着柱体的内壁旋转向下运动，最终落在柱体的底面上．已知小滑块可看成质点，质量为m，重力加速度为g，O点距柱体的底面距离为h.下列判断正确的是(　　)   A．v0越大，小滑块在圆柱体中运动时间越短 B．小滑块运动中的加速度越来越大 C．小滑块运动中对圆柱体内表面的压力越来越大 D．小滑块落至底面时的速度大小为 当堂练习答案： 1.BD 2.B 3.CD 4.D 5.B 6.D 本节课结束，谢谢观看！ 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 (1)向心力大小：Fn＝meq \f(v2,r)＝mω2r＝meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))eq \s\up12(2)r。 (2)向心力的方向 无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力。 (3)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)细线被拉断后小球做平抛运动，有h＝eq \f(1,2)gt2，x＝vt 解析　(1)当细线恰好被拉断时有2mg－mg＝meq \f(v2,l) $$