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

2/24/2025 1 第六章 圆周运动 6.2 向心力 曲线运动 向心加速度 向心力 生活中的圆周运动 Tianchenyi 2/24/2025 2 温故知新 通过上节课的学习，我们知道可以用线速度、角速度、周期、转速等物理量来描述物体做圆周运动。这些物理量之间有着怎样的联系呢？ 2/24/2025 3 情境导入 如图，一小球在细绳的牵引下绕光滑平面做匀速圆周运动，观察并思考以下问题： （1）小球为什么能保持圆周运动而不飞出去？ （2）松手后小球会如何运动？ （3）如果绳子突然断裂，小球会怎样运动？ 松手后或者绳子断裂后，绳子不再提供拉力，根据牛顿第一定律（惯性），物体在不受外力时会保持原来的运动状态。此时小球在松手瞬间的速度方向是圆周的切线方向，所以应该会以该时刻的速度做匀速直线运动。 2/24/2025 4 向心力 大量实例表明：做匀速圆周运动的物体所受合力总是指向圆心，这个指向圆心的合力叫做向心力，用Fn表示。 作用效果：只改变速度方向（） 2/24/2025 5 向心力 物体做匀速圆周运动的向心力来源 绳子的拉力提供向心力 物体所受静摩擦力提供向心力 2/24/2025 6 向心力 物体做匀速圆周运动的向心力来源 物体所受支持力提供向心力 重力与拉力的合力提供向心力 2/24/2025 7 向心力 通过对向心力来源的分析，我们发现向心力是由某个力或某几个力的合力提供的，是根据力的作用效果命名的，与具有某种性质的力不同，如重力、弹力、摩擦力等。因此，在受力分析时无需加上向心力。 例1：判断正误： （1）物体做圆周运动时，其合力方向指向圆心。（ ） （2）匀速圆周运动的速度不变。（ ） （3）向心力的方向一定指向圆心。（ ） × × √ 2/24/2025 8 向心力的大小 实验：感受向心力 猜想：向心力大小可能与小球质量、转动速度、转动半径有关。 （1）更换不同重量的物体，感受拉力变化； （2）更换手拿绳的位置，感受拉力变化； （3）更换转动的速度，感受拉力变化； 2/24/2025 9 向心力的大小 探究向心力大小的表达式 向心力演示器 控制变量法 （1）研究Fn与m的关系 （2）研究Fn与ω的关系 （3）研究Fn与r的关系 保持ω、r不变 保持m、r不变 保持m、ω不变 2/24/2025 10 向心力的大小 探究向心力大小的表达式 2/24/2025 11 向心力的大小 更加精确的实验表明：物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。即： Fn＝mω2r 或 Fn＝ 除了上述两个计算向心力的表达式外，你还能根据的关系推出向心力的其它表达式吗？ Fn= =mωv 2/24/2025 12 向心力的大小 例2：质量为3kg的物体在半径为2m的圆周上以4m/s的速度做匀速圆周运动，试求物体做圆周运动的角速度及其所需要的向心力？ 2/24/2025 13 变速圆周运动 当物体做匀速圆周运动时，合力提供向心力，其作用效果仅改变速度的方向，不改变速度的大小。若物体不做匀速圆周运动，而做变速圆周运动时，其向心力还是由合力提供吗？为什么？ 变速圆周运动 （加速为例） 向心力由合力的一个分力提供，这个分力的作用效果仅改变速度的方向，使其做圆周运动；而另一个分力的作用效果则是仅改变速度的大小，使其做变速运动。 2/24/2025 14 变速圆周运动 变速圆周运动： （1）合力的一个分力提供向心力，合力不指向圆心； （2）圆周运动的加减速判断：“锐加钝减直不变” （3）某一点的向心力仍可用向心力公式计算 2/24/2025 15 变速圆周运动 例3：一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，图中甲、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？ 丙图正确 2/24/2025 16 课堂小结 向心力 向心力（一种效果力） 变速圆周运动：F合不指向圆心，F合≠Fn 大小： 2/24/2025 17 课后练习 1、如图所示为在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆，关于摆球的受力，下列说法正确的是（ ）。 A.摆球同时受到重力、拉力和向心力的作用 B.向心力是由重力和拉力的合力提供的 C.拉力等于重力 D.拉力小于重力 B 2/24/2025 18 课后练习 2、一个质量m=3kg的物体在水平面内沿半径R=10cm的圆形轨道做匀速圆周运动，线速度=0.2m/s，求该物体的向心力、角速度、转动周期和转速分别是多少？ 2/24/2025 19 课后作业 请完成书本P30页的习题1、3、5！ 2/24/2025 20 Thank you！ Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.54 $$