2.2 向心力与向心加速度 课件-2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件围绕向心力和向心加速度展开，通过女运动员圆周运动问题导入，结合小球桌面圆周运动体验活动，引导学生从感受向心力到理解定义、方向及作用效果，再通过实验探究影响因素，推导公式后过渡到向心加速度，构建完整知识脉络。 其亮点在于突出科学探究与物理观念培养，通过定性（牵绳感受拉力变化）和定量（向心力演示器）实验，结合视频辅助，引导学生从体验到推理，实例分析（转台物块、洗衣机滚筒等）帮助建立运动与相互作用观念，提升学生科学思维，也为教师提供丰富教学资源，助力高效教学。

2.2 向心力和向心加速度 视频中女运动员为什么能绕着男运动员做圆周运动？ 一、感受向心力 如图，绳子的一端系一小球，另一端用手固定，让小球在近似光滑的桌面上做匀速圆周运动． （1）此时牵绳的手有什么感觉？ （2）小球受到的合外力方向如何变化？ （3）松手后，小球还能继续做圆周运动吗？ 受到绳子的拉力 合外力方向时刻在改变，但它始终指向运动轨迹的圆心（与速度垂直） 沿切线方向飞出做直线运动 向心力 1.定义： 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。符号：FN 2.方向：与速度方向垂直，时刻指向圆心，是变力。 3.作用效果：改变速度的方向。 O F F F v v v O 如图所示的两个小球都在水平面内做匀速圆周运动，请对小球进行受力分析。 mg N mg N 小球受重力、弹力。 思考：那向心力从哪里来呢？向心力的施力物体又是什么呢？ 1.小物块在转台上做匀速圆周运动 小物块所受静摩擦力充当向心力 mg N f 实例分析 2.滚筒洗衣机中物体随滚筒一起匀速转动 3.在水平面内做匀速圆周运动（不计摩擦） 物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力 玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力 mg N G Ff FN F合＝FN = Fn 向心力的来源：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。 关于向心力的几点说明 （1）向心力是根据作用效果命名的，并不是一种新的性质的力。 （2）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。受力分析时绝对不能出现向心力。 实验1： 利用如图所示的实验器材，通过牵绳的手感受绳子拉力的变化，定性探究影响匀速圆周运动向心力大小的因素．方案如下： （１）保持其他因素不变，增大或减小小球旋转的角速度． （２）保持其他因素不变，增大或减小小球旋转的半径 （改变绳长）． （３）保持其他因素不变，换一个质量较大的球进行实验． 猜想：向心力的大小与ω(v) 、m、r有关 二、探究影响向心力大小的因素 利用向心力演示器，定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度的大小和运动半径之间的关系 实验2：定量探究 1.实验器材：向心力演示器（如图）、两个质量相同的钢球和一个质量小的铝球。 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。 实验1 转动半径之比 标尺格子数（向心力之比） m、ω一定 2:1 实验2 质量之比 r、ω一定 （铝球）1:2（钢球） 实验3 角速度之比 m、r一定 2:1 3.实验步骤（观看视频，填写下列表格） 实验1 转动半径之比 标尺格子数（向心力之比） m、ω一定 2:1 2:1 实验2 质量之比 r、ω一定 （铝球）1:2（钢球） 1:2 实验3 角速度之比 m、r一定 2:1 4:1 4.实验结论 图甲中的小球与图乙中的方块正在做匀速圆周运动 思考1.它们是否具有加速度？其方向如何？你的依据是什么？ F合 因为做匀速圆周运动的物体，其合力不为0，所以有加速度；由图可知合力方向沿半径指向圆心，即加速度的方向也沿半径指向圆心 F合 三、向心加速度 思考2.匀速圆周运动的加速度的作用是什么？ 匀速圆周运动的加速度方向与速度方向垂直，加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小 F合 F合 v v F合 F合 v 思考3.匀速圆周运动是一种什么性质的运动？ 匀速圆周运动的加速度始终沿半径指向圆心，方向时刻变化，故匀速圆周运动是一种变加速曲线运动 v O an an an v v v 怎样推导向心加速度的公式？ 根据牛顿第二定律: F合= m a 或 a与r究竟是成正比呢，还是成反比？ 若ω一定 , 就成正比 ;若v一定 , 就成反比 1.向心加速度：做匀速圆周运动的物体加速度总指向圆心，与速度方向始终垂直，因此也称为向心加速度。 3.作用：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 4.性质：匀速圆周运动是加速度方向时刻变化的变加速曲线运动。 2.方向：指向圆心，与速度方向始终垂直。 三、向心加速度 说明：匀速圆周运动的向心加速度大小不变。 5. 大小： 实践与拓展 探究影响向心力大小因素的其他方案 实验器材：绳子、小沙袋 在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。 方案1：利用生活中的器材 方案2：利用数据采集器 如图所示，将光电门传感器和力传感器固定在向心力实验器上，并将其接入数据采集器． 旋臂上的砝码通过轻质杆与力传感器相连，以测量砝码所受向心力的大小。拨动旋臂使之做圆周运动．挡光杆每次通过光电门传感器时，系统将自动记录砝码所受向心力的大小Ｆ， 并计算此时的角速度ω． 1.如图所示，质量为m的物块随水平转盘绕竖直固定轴做匀速圆周运动，物块与转盘之间无相对滑动，物块运动的角速度为，物块到轴心的距离为r。下列关于物块运动所需向心力的说法正确的是（ ） A．大小为mr，由静摩擦力提供 B．大小为m，由滑动摩擦力提供 C．大小为m，由重力和摩擦力的合力提供 D．大小为m，由重力和摩擦力的合力提供 A 2.(多选)关于向心加速度，下列说法正确的是（ ） A.向心加速度是描述线速度变化的物理量 B.向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 C.向心加速度大小恒定，方向时刻改变 D.物体做非匀速圆周运动时，向心加速度的方向时刻改变 BD 3.机械手表中有大量精密齿轮，齿轮转动从而推动表针。某机械手表打开后盖如图甲所示，将其中两个齿轮简化，如图乙所示。已知大、小齿轮的半径之比为3∶2，Q、P分别是大、小齿轮边缘上的点，则P、Q两点的向心加速度大小之比为( 　 ) A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶2 D 向心力与向心加速度 向心力的定义与大小 向心加速度的定义与大小 做匀速圆周运动的物体加速度总指向圆心，与速度方向始终垂直，因此也称为向心加速度。 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。 Fn ＝ mω2r Fn＝m =r=v $