6.2 向心力 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件聚焦向心力，涵盖定义、作用、表达式及来源，还涉及变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点。通过沙袋圆周运动实验让学生感受向心力变化，结合匀速圆周运动受力分析引入，以实验探究为支架，从匀速到变速构建完整知识脉络。 其亮点是注重科学探究与科学思维，用控制变量法探究向心力与质量、半径、角速度的关系，结合向心力演示仪实验和转碟、荡秋千等实例，培养学生实验能力与推理能力。总结结构化呈现公式要点，助力学生系统掌握，教师可借此实施探究式教学，提升学生应用能力与科学素养。

6.2 向心力 2026年必修二第六章 圆周运动 教师：xxx 学习目标 1.知道向心力的定义及作用，知道它是根据力的作用效果命名的(重点)。 2.通过实验体会向心力的存在，会设计相关实验，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，体会控制变量法在研究多个物理量关系中的应用(重难点)。 3.会分析向心力的来源，掌握向心力的表达式，并能进行计算(重难点)。 4.知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点(重点)。 课堂学习 一、向心力的理解和表达式 1.如图所示，用细绳拉着质量为m的小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动。 （1）物体做匀速圆周运动处于平衡状态吗？ 匀速圆周运动的速度方向会发生改变，故做匀速圆周运动的物体合外力不为零，不处于平衡状态。 （2）小球受哪几个力的作用？ 受到重力、水平桌面的支持力和绳的拉力三个力的作用。 （3）这些力的合力如何？合力的方向有何特点？ 合力为绳的拉力，合力的方向始终指向圆心。 导入 课堂学习 知识梳理 （一）向心力的理解 1.向心力的定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总 ， 这个指向 的力叫作向心力。 2.向心力的特点 (1)向心力是矢量，方向始终 且与速度方向 ，所以向心力是 力。 (2)做匀速圆周运动的物体，线速度 不变，故向心力只改变线速度的 。 (3)向心力是根据力的 命名的，它是由 或者 的合力提供的。 指向圆心 某个力 指向圆心 垂直 变 大小 方向 效果 圆心 几个力 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 （二）探究向心力大小的影响因素 1.如图所示，在绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体)，另一端握在手中。将手举过头顶，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，此时沙袋所受的向心力近似等于绳对沙袋的拉力。 (1)保持小沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变小沙袋的质量，感受向心力的变化。 (2)保持绳的长度和小沙袋的质量不变，改变小沙袋转动的速度，感受向心力的变化。 (3)保持小沙袋的质量和小沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 课堂探究 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 （三）探究向心力大小的表达式 1.实验器材及原理 (1)匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3匀速转动，思考通过两变速塔轮控制两侧圆周运动角速度的原理； 变速塔轮2和3边缘线速度大小相等，两塔轮转动半径不同，则两塔轮角速度不同。根据v=ωr可得，角速度与半径成反比。 课堂探究 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 （三）探究向心力大小的表达式 1.实验器材及原理 (2)两塔轮分别与长槽4和短槽5同轴转动，槽内的小球转动角速度关系如何判定？ 槽内小球角速度与对应塔轮角速度相同。 课堂探究 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 （三）探究向心力大小的表达式 1.实验器材及原理 (3)小球做匀速圆周运动的向心力由谁提供？ 横臂对小球的作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。 课堂探究 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 （三）探究向心力大小的表达式 课堂探究 一、向心力的理解和表达式 (1)在角速度、轨道半径不变的条件下，探究向心力与质量的关系：   ω1∶ω2 r1∶r2 m1∶m2 F1∶F2 实验一 1∶1 1∶1 1∶2 1∶2   实验结论：在ω、r不变的条件下，Fn ∝ m。 课堂学习 （三）探究向心力大小的表达式 课堂探究 一、向心力的理解和表达式 (2)在角速度、质量不变的条件下，探究向心力与轨道半径的关系：   实验结论：在ω、m不变的条件下，Fn ∝ r。 ω1∶ω2 r1∶r2 m1∶m2 F1∶F2 实验二 1∶1 2∶1 1∶1 2∶1 课堂学习 （三）探究向心力大小的表达式 课堂探究 一、向心力的理解和表达式 (3)在质量、轨道半径不变的条件下，探究向心力与角速度的关系：   实验结论：在m、r不变的条件下，Fn ∝ ω2 。  ω1∶ω2 r1∶r2 m1∶m2 F1∶F2 实验三 1∶2 1∶1 1∶1 1∶4 精确的实验表明：向心力的大小与质量、轨道半径和角速度平方成正比。 课堂学习 （三）探究向心力大小的表达式 一、向心力的理解和表达式 1.根据实验结论能得出的向心力大小的表达式为 或。 2.若用周期和转速表示，还可以写为。 3.若同时用角速度和线速度表示可以写为。 知识梳理 课堂学习 典型例题 如图甲所示，机器人转动八角巾手帕时形成一个匀速转动的圆盘。O为手帕的中心，A、B、C为手帕上的三个点（如图乙），各点到点的距离关系为OA=OB>OC，下列说法正确的是（　　） A．A点的线速度大于C点的线速度 B．C点的周期大于B点的周期 C．C点的角速度小于A点的角速度 D．A点所受的合力不一定指向圆心 例1 A 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 典型例题 已知A、B两球的质量之比为1：2，做圆周运动的半径之比为2：1、角速度之比为1：3，据此可知，两球所受向心力的大小之比为（　　） A．1：3 B．2：3 C．1：9 D．2：9 例2 C 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 典型例题 如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1∶2∶1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1，如图乙所示。 (1)在该实验中，主要利用了__________来探究 向心力与质量、半径、角速度之间的关系； A．理想实验法 B．微元法 C．控制变量法 D．等效替代法 例3 一、向心力的理解和表达式 C 课堂学习 典型例题 如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1∶2∶1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1，如图乙所示。 (2)在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在 B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系， 则需要将传动皮带调至第 层塔轮。 （选填“一”、“二”或“三”） 例3 一、向心力的理解和表达式 一 课堂学习 典型例题 如图甲所示为向心力演示仪，可探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。长槽的A、B处和短槽的C处分别到各自转轴中心距离之比为1∶2∶1。变速塔轮自上而下有三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1，如图乙所示。 (3)在另一次实验中，把两个质量相等的钢球放 在A、C位置，传动皮带位于第二层，转动手柄， 则当塔轮匀速转动时，左右两标尺露出的格子数 之比约为 。 例3 一、向心力的理解和表达式 课堂学习 课堂探究 二、向心力来源的分析和计算 1.如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4 rad/s。盘面上距圆盘中心0.10 m的位置有一个质量为0.10 kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。 (1)求小物体所受向心力的大小； 物体做圆周运动所受向心力的大小为Fn=mω2r=0.16 N。 (2)物体需要的向心力由什么力提供？物体所受摩擦力沿什么方向？ 物体随圆盘转动时受重力、支持力、静摩擦力三个力作用，其中静摩擦力指向圆心提供向心力。 课堂学习 课堂探究 二、向心力来源的分析和计算 1.如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4 rad/s。盘面上距圆盘中心0.10 m的位置有一个质量为0.10 kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。 (3)当转动的角速度变大后，物体仍与圆盘保持相对静止，物体受到的摩擦力大小怎样变化？ 当物体转动的角速度变大后，由Fn=mω2r可知，需要的向心力增大，静摩擦力提供向心力，所以静摩擦力也增大。 课堂学习 知识梳理 （一）向心力来源的分析和计算 1.向心力的大小：。 2.向心力的来源分析 在匀速圆周运动中，由合力提供向心力。在非匀速圆周运动中，物体合力不是始终指向圆心，合力指向圆心的分力提供向心力。 二、向心力来源的分析和计算 课堂学习 知识梳理 （一）向心力来源的分析和计算 3.几种常见的圆周运动向心力的来源 二、向心力来源的分析和计算 课堂学习 知识梳理 （一）向心力来源的分析和计算 3.几种常见的圆周运动向心力的来源 二、向心力来源的分析和计算 课堂学习 典型例题 如图，小球在橡皮筋的牵引下，在光滑水平面上绕固定点O做匀速圆周运动。提供小球做圆周运动所需的向心力是（　　） A．重力G B．支持力N C．橡皮筋弹力F D．重力G和支持力N的合力 例4 C 二、向心力来源的分析和计算 课堂学习 典型例题 “转碟”是传统的杂技项目，如图所示，质量为m的物体放在半径为r的碟子边缘，物体随碟子一起在水平面内绕A点做角速度为的匀速圆周运动。已知物体与碟子间的动摩擦因数为，重力加速度为g。则物体（　　） A．做匀变速曲线运动 B．速度不断变化 C．线速度大小为 D．向心力不变 例5 B 二、向心力来源的分析和计算 课堂学习 典型例题 如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　） A．200 N B．400 N C．600 N D．800 N 例6 B 二、向心力来源的分析和计算 课堂学习 1.如图所示，一个圆盘上放置一个木块，让圆盘从静止开始加速转动，木块和圆盘始终不发生相对滑动。 (1)小木块做什么运动？ 变速圆周运动。 (2)小木块受到的合力指向圆心吗？ 物体随圆盘转动时受重力、支持力、静摩擦力三个力作用，其中静摩擦力指向圆心提供向心力。 课堂探究 三、描述圆周运动的物理量之间的关系 课堂学习 1.如图所示，一个圆盘上放置一个木块，让圆盘从静止开始加速转动，木块和圆盘始终不发生相对滑动。 (3)如果一个物体做既不是直线也不是圆周的曲线运动，应该如何处理？ 以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法来处理。 课堂探究 三、描述圆周运动的物理量之间的关系 课堂学习 1.如图所示，一个圆盘上放置一个木块，让圆盘从静止开始加速转动，木块和圆盘始终不发生相对滑动。 (4)如果判断物体是做加速圆周运动还是减速圆周运动？ ①合力方向与速度方向夹角为锐角时，力为动力，速率越来越大，如图甲所示。 ②合力方向与速度方向夹角为钝角时，力为阻力，速率越来越小，如图乙所示。 课堂探究 三、描述圆周运动的物理量之间的关系 课堂学习 知识梳理 （一）变速圆周运动和曲线运动 1.变速圆周运动 (1)受力特点：变速圆周运动中合力 圆心，合力F产生改变线速度大小和方向两个作用效果。 (2)某一点的向心力仍可用向心力公式：求解。 三、描述圆周运动的物理量之间的关系 不指向 课堂学习 知识梳理 （一）变速圆周运动和曲线运动 2.一般曲线运动的处理方法 (1)一般的曲线运动：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。 (2)处理方法：可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作 的一部分，这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用 的分析方法来处理。 ①合力方向与速度方向夹角为锐角时，力为 力，速率越来越 ，如图甲所示。 ②合力方向与速度方向夹角为钝角时，力为 力，速率越来越 ，如图乙所示。 三、描述圆周运动的物理量之间的关系 圆周运动 圆周运动 动 小 阻 大 课堂学习 典型例题 狗拉雪橇，雪橇在位于水平冰面的圆弧形道路上匀速率滑行。如图为关于雪橇运动到某位置时受到的合外力F及速度v方向的示意图（O为圆心），其中正确的是（　　） 例7 C 三、描述圆周运动的物理量之间的关系 课后总结 $