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 第二节 向心力 向心力 向心力的大小 变速圆周运动 一般曲线运动 02 01 04 03 目 录 新课导入 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？ 3 新课导入 做匀速圆周运动的物体，其运动状态在不断变化，说明物体一定受到了力的作用。 那迫使物体做匀速圆周运动的力有什么特点呢？ 4 思考与讨论 在光滑的桌面上一个小球在细线的牵引下，绕图钉做匀速圆周运动。突然用剪刀将细线剪断，观察小球的运动。你认为使小球做圆周运动的力指向何方？ 5 01 向心力 向心力 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。 3. 方向：指向圆心(方向时刻变化)，向心力方向与速度方向垂直，是变力。 4. 作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 2. 符号：Fn O F F F v v v O 7 mg FN r Ff静 转盘 小物块所受重力、支持力和静摩擦力三个力的合力充当向心力. 小物块所受静摩擦力充当向心力 探究向心力的来源 8 探究向心力的来源 人造卫星绕地球运动(可近似看作匀速圆周运动) F引 F合＝F引 ＝Fn 卫星受到地球的引力充当向心力 卫星受到的合力充当向心力 9 物体所受支持力充当向心力 物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力 探究向心力的来源 mg Ff静 FN 10 O θ O' FT mg F合 圆锥摆 重力和拉力的合力提供小球所需向心力 也可以说成拉力F在水平方向的分力充当向心力 F合＝mgtanθ = Fn 探究向心力的来源 11 玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力 玻璃球所受内壁支持力在水平方向上的分力充当向心力 F合＝Gtan θ 探究向心力的来源 12 对向心力的理解 1.向心力可以是重力、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。 2.向心力是根据作用效果命名的，并不是一种新的性质的力。 3.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。 13 02 向心力的大小 感受向心力：如图，在绳子的一端拴一个小球，另一端握在手中。将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动。此时，小球所受的向心力近似等于手通过绳对小球的拉力。换不同质量的小球，并改变小球转动的速度和绳长，感受向心力的变化。 向心力的大小 通过上面的实验，可以发现：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、半径等因素有关系。 15 向心力的大小 通过上面的实验，可以发现：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、半径等因素有关。 我们还可以进一步利用向心力演示器对此进行深入的定量研究。 16 向心力的大小 匀速转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。挡板对小球的作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时，小球挤压挡板的力使挡板另一端压缩测力套筒的弹簧，压缩量可从标尺上读出，该读数即显示了向心力的大小。 17 实验方法：控制变量法 (1)质量和角速度不变，改变半径，比较向心力与 的关系. (2)质量和半径不变，改变角速度，比较向心力与 的关系. (3)角速度和半径不变，改变质量，比较向心力与______的关系. 半径 角速度 质量 向心力的大小 18 03 变速圆周运动 变速圆周运动 运动员抛出链球的过程中，链球越转越快，在此过程中链球做的还是匀速圆周运动吗？ 做变速圆周运动的物体，其受力情况如何呢？ 20 F Fn Ft 加速 合力沿半径方向的分力(法向分力) Fn提供向心力，产生向心加速度，它改变速度的方向 合力垂直半径方向的分力(切向分力)Ft会产生切向加速度，它改变速度的大小。 变速圆周运动 F Fn Ft 减速 21 04 一般曲线运动 r1 r2 研究方法：把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 运动轨迹既不是直线，也不是圆周的曲线运动 一般曲线运动 23 05 当堂检测 1.典例1　（2023·江苏徐州高一检测）如图所示是一种简易的圆周运动向心力演示仪，图中A、B为两个穿在水平滑杆上并通过棉线与转轴相连的重锤。试结合下列演示现象，分析影响向心力的因素。 （1）使线长LA＝LB，质量mA>mB，加速转动横杆； 现象：连接A的棉线先断； 表明：在半径和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随 质量 的增大而增大。 当堂检测 25 （2）使质量mA＝mB，线长LA>LB，加速转动横杆； 现象：连接A的棉线先断； 表明：在物体质量和角速度一定的条件下，圆周运动所需向心力随 半径 的增大而增大。 （3）对任意一次断线过程进行考察。 现象：并不是横杆一开始转动就断线，而是加速了一段时间之后线才断的； 表明：在物体质量和半径一定的条件下，圆周运动所需向心力随 角速度 的增大而增大。 当堂检测 答案：质量；半径；角速度 26 如图是质量为m的小红坐在秋千上摆动到最高点的照片，假设此时秋千与竖直方向的夹角为θ，对该时刻求： (1)秋千对小红的作用力; (2)小红加速度 当堂检测 答案：F=mgsinθ；a=gsinθ 27 $$