3第6章 第2节 第2课时 向心力-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册教用课件(人教版)

该高中物理课件聚焦向心力，涵盖定义、方向、大小及变速圆周运动受力特点，通过自行车转弯、汽车转弯等生活实例导入，衔接匀速圆周运动基础，构建从概念到应用的学习支架。 其亮点是以问题探究驱动科学思维，结合荡秋千实例分析变速圆周运动，用2024广东卷高考题进行模型建构与科学推理，通过判断题、受力分析任务强化物理观念，助力学生深化理解，提升教师教学效率。

第2节 第2课时　向心力 1 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 3 一、向心力 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受的总________的合力叫作向心力。 2．方向：始终沿半径指向____。 3．效果力：它是由某个力或者几个力的合力提供的，是根据力的____命名的。 指向圆心 圆心 效果 返回导航 m ω2r 返回导航 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1．做变速圆周运动的物体所受的合力并不严格指向运动轨迹的圆心。合力F可以分解为两个相互垂直的分力： (1)跟圆周相切的分力Ft，Ft与物体运动的速度方向____或____，只改变速度的____。 (2)指向圆心的分力Fn，Fn与物体运动的速度方向____，Fn提供物体做圆周运动所需的________，只改变速度的____。 相同 相反 大小 垂直 向心力 方向 返回导航 2．一般曲线运动 (1)定义：运动轨迹既不是____也不是____的曲线运动。 (2)处理方法：一般的曲线运动，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段____，研究质点在这一小段的运动时， 可以采用________的分析方法进行处理，如图所示。 直线 圆周 圆弧 圆周运动 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。(　　) (2)向心力和重力、弹力一样，都是根据性质命名的。(　　) (3)向心力可以是物体受到的某一个力，也可以是物体受到的合力。(　　) (4)变速圆周运动的向心力并不指向圆心。(　　) (5)变速圆周运动的向心力大小改变。(　　) (6)做变速圆周运动的物体所受合力的大小和方向都改变。(　　) ×　 √ ×　 √ ×　 √ 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 9 知识点一　向心力 1．自行车转弯时的运动可看作匀速圆周运动，观察此图，思考以下问题：哪个力充当自行车转弯时做圆周运动的向心力？ [提示]　地面静摩擦力提供自行车转弯时的向心力。 返回导航 2．如图所示，汽车正在匀速率转弯，小球正在绳子拉力作用下做匀速圆周运动，请思考：   (1)它们的向心力分别是由什么力提供的？ [提示]　汽车转弯时的向心力由地面的静摩擦力提供，小球的向心力由重力和绳子拉力的合力提供。 (2)物体做匀速圆周运动时，它所受的向心力的大小、方向有什么特点？ [提示]　大小不变，方向时刻改变。 返回导航 1．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。 2．向心力的作用效果：改变线速度的方向。 3．向心力的来源 (1)向心力是根据力的作用效果命名的，它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供，也可以由它们的合力提供，还可以由某个力的分力提供。 (2)物体做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心。 返回导航 　 向心力不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力，做匀速圆周运动的物体，所受的合力提供向心力。 返回导航 角度1　对向心力的理解 　 下列关于向心力的说法正确的是(　　) A．物体由于做圆周运动而产生了向心力 B．向心力就是物体受到的合力 C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D．向心力改变做圆周运动的物体的速度方向 √ 返回导航 [解析]　物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是由物体本身产生的，A错误；匀速圆周运动中由合力提供向心力，变速圆周运动中合力与向心力是不同的，B错误；向心力始终指向圆心，方向时刻在改变，即向心力是变化的，C错误；向心力的方向与速度方向垂直，不改变速度的大小，只改变速度的方向，D正确。 返回导航 下列关于向心力的叙述不正确的是(　　) 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，除了受到别的作用力外，还受到一个向心力的作用 C．向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小 D．向心力可以由某个力来提供，也可以由某几个力的合力来提供，或者由某一个力的分力来提供 √ 返回导航 [解析]　向心力时刻指向圆心，与线速度方向垂直，是一个变力，故A正确，不符合题意；向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以由物体所受的合力提供，也可以由某一个力的分力提供，因此，在进行受力分析时，不能再分析向心力，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意；向心力时刻指向圆心，与线速度方向垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小，故C正确，不符合题意。 返回导航 角度2　向心力来源的分析 　 画出各图中物体A的受力示意图，并分析其所受向心力的来源。 返回导航 [解析]　题图a、题图b、题图c中，向心力由物体所受的重力和绳子拉力的合力提供，也可以认为是由绳子拉力的一个分力提供，拉力的另一个分力与重力平衡；题图d中，向心力由绳子的拉力提供；题图e中，向心力由物体所受的静摩擦力提供；题图f中，向心力由侧壁对物体的支持力提供；题图g中，向心力由物体所受的重力和斜面的支持力的合力提供，也可以认为是由支持力的水平分力提供，其竖直分力与重力平衡；题图h中，向心力由飞机所受的重力和空气对飞机的“推举力”的合力提供，这个“推举力”的本质是弹力，弹力总与接触面垂直，所以飞机机身有一定的倾角；它们的受力示意图如图；通过以上分析可以清楚看到，向心力不是某种性质力，而是由重力、弹力、摩擦力这些性质力的合力或分力来提供。 返回导航 [答案]　见解析 返回导航 √ 返回导航 返回导航 一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是3 rad/s。盘面上距圆盘中心0.2 m的位置有一个质量为0.1 kg的小物体随圆盘一起做匀速圆周运动，如图所示。已知小物体与盘面间的动摩擦因数为0.5，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。 返回导航 (1)求小物体的线速度大小。 [解析]　小物体的线速度大小 v＝ωr＝3×0.2 m/s＝0.6 m/s。 [答案]　0.6 m/s　 返回导航 (2)求小物体的向心力大小。 [解析]　小物体的向心力大小 F＝mω2r＝0.1×32×0.2 N＝0.18 N。 [答案]　0.18 N　 返回导航 (3)当圆盘的角速度增加到多大时，小物体会相对于圆盘滑动？ [答案]　5 rad/s 返回导航 知识点二　变速圆周运动和一般曲线运动 荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千由上向下荡时： (1)小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ [提示]　小朋友做的是变速圆周运动。 返回导航 1．变速圆周运动 (1)受力特点：变速圆周运动中合外力不指向圆心，合力F产生改变速度大小和方向两个作用效果。即： 返回导航 返回导航 √ 返回导航 [解析]　物体做加速曲线运动，合力不为零，A错误；物体做速度大小变化的圆周运动，合力不指向圆心，合力沿半径方向的分力提供向心力，合力沿切线方向的分力使物体速度变大，即除在最低点外，物体的速度方向与合力方向间的夹角为锐角，合力方向与速度方向不垂直，B、C错误，D正确。 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 32 1．(向心力)(多选)关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是(　　) A．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的 B.向心力可以是多个力的合力，也可以是其中的一个力或某一个力的分力 C．对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力 D．向心力的效果是改变质点的线速度大小和方向 √ √ 解析：向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的，A正确；向心力可以是多个力的合力，也可以是其中的一个力或某一个力的分力，B正确；向心力的方向总是指向圆心，方向不断变化，是一个变力，C错误；向心力的效果是改变质点的线速度方向，不改变线速度的大小，D错误。 返回导航 2．(向心力来源的分析)如图所示，内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上，小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，该小球的向心力　(　　) A．由重力和支持力的合力提供 B．由重力、支持力和摩擦力的合力提供 C．只由重力提供 D．只由支持力提供 解析：圆筒内壁光滑，小球做匀速圆周运动，合力完全提供向心力，因此小球所受重力和支持力的合力来提供向心力。 √ 返回导航 3．(向心力来源的分析)如图所示，一圆柱形容器绕其轴线匀速转动，内部有A、B两个物体，均与容器的接触面间始终保持相对静止。当转速增大后(A、B与容器接触面间仍相对静止)，下列说法正确的是(　　) A．两物体受到的摩擦力都增大 B．两物体受到的摩擦力大小都不变 C.物体A受到的摩擦力增大，物体B受到的摩擦力大小不变 D．物体A受到的摩擦力大小不变，物体B受到的摩擦力增大 √ 返回导航 解析：容器绕其轴线转动时，两个物体随容器一起转动，以A为研究对象，在水平方向上，容器施加的弹力提供A做圆周运动的向心力；在竖直方向，重力和静摩擦力平衡，所以当转速增大后，物体A受到的摩擦力大小保持不变。以B为研究对象，水平方向的静摩擦力提供向心力，由Ff＝Fn＝mω2r得其受到的摩擦力随着转速的增大而增大，故D正确。 返回导航 4．(变速圆周运动)如图，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。某段时间内圆盘转速不断增大，但橡皮块仍相对于圆盘静止。在这段时间内，关于橡皮块所受摩擦力Ff的方向的四种表示(俯视图)中，正确的是(　　) √ 返回导航 解析：因为圆盘转速不断增大，所以橡皮块将随圆盘一起做加速圆周运动，此时摩擦力Ff既要提供指向圆心的向心力，又要提供与运动方向相同的切向力，所以合力方向应该在轨道内侧且与速度方向成锐角，故C正确。 返回导航 二、向心力的大小 表达式：Fn＝____＝________。 m 　(2024·广东卷，T5)如图所示，在细绳的拉动下，半径为r的卷轴可绕其固定的中心点O在水平面内转动。卷轴上沿半径方向固定着长度为l的细管，管底在O点。细管内有一根原长为、劲度系数为k的轻质弹簧，弹簧底端固定在管底，顶端连接质量为m、可视为质点的插销。当以速度v匀速拉动细绳时，插销做匀速圆周运动。若v过大，插销会卡进固定的端盖，使卷轴转动停止。忽略摩擦力，弹簧在弹性限度内。要使卷轴转动不停止，v的最大值为(　　) A．r　 B．l C．r D．l [解析]　由题意可知当插销刚卡紧固定端盖时弹簧的伸长量Δx＝，根据胡克定律有F＝kΔx＝，插销与卷轴同轴转动，角速度相同，对插销，由弹力提供向心力有F＝mlω2，对卷轴有v＝rω，联立解得v＝r。 [解析]　当小物体刚好相对于圆盘滑动时，最大静摩擦力提供向心力，则有Ffm＝mωr 又Ffm＝μFN＝μmg 联立可得ω1＝＝ rad/s＝5 rad/s。 (2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式Fn＝m＝mω2r还适用吗？ [提示]　小朋友荡到最低点时，绳子拉力与重力的合力指向悬挂点，在其他位置，合力不指向悬挂点。运动过程中公式Fn＝m＝mω2r仍然适用。 (2)向心力公式：某一点的向心力仍可用Fn＝m＝mω2r公式求解，只不过v、ω都是指那一点的瞬时物理量。 2．一般曲线运动 在分析质点经过曲线上某位置的运动时，把包含该位置的曲线上的一小段看成某个圆周的一部分，对该部分用Fn＝m＝mω2r求解。只是不同位置对应的“圆周运动”的“圆心”和“半径”不同。 　如图所示，某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，则(　　) A．物体的合外力为零 B．物体的合力大小不变，方向始终指向圆心O C．物体的合外力就是向心力 D．物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外) $