2.2.1 向心力 课件 -2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第二章　匀速圆周运动 2　匀速圆周运动的向心力和向心加速度 1 学习任务目标 1．知道向心力的概念及作用，理解向心加速度的概念。(物理观念) 2．能够将实际情景中的物体运动转化为圆周运动模型，结合牛顿第二定律，用向心力进行分析、计算和推理，得出结论。(科学思维) 3．通过实验探究，归纳影响向心力大小的因素，理解向心力公式的确切含义。(科学探究) 4．尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的实际问题，具有将物理知识应用于生产和生活的意识，感受用物理知识解决实际问题的成就感，形成严谨的科学态度。(科学态度与责任) 第1课时　向心力 2 第1课时　向心力 3 问题式预习 知识点一　向心力 1．定义 做圆周运动的物体受到____________的合力。 2．方向 (1)始终指向______，与______方向垂直。 (2)做匀速圆周运动的物体，所受的向心力(合力)只改变速度的______，不改变速度的大小。 指向圆心 圆心 速度 方向 第1课时　向心力 4 3．效果力 向心力是根据力的____________来命名的，它是由某个力或者某几个力的合力提供。 作用效果 5 [判一判] (1)向心力既可以改变速度的大小，也可以改变速度的方向。(　　) (2)向心力和重力、弹力一样，是性质力。 (　　) (3)向心力的方向一定指向圆心。 (　　) × × √ 知识点二　探究向心力的大小 1．实验目的 (1)学会使用向心力演示器。 (2)探究向心力与______、_________、______的定量关系。 2．实验仪器 质量 角速度 半径 3．实验思路 转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的______。 4．实验结论 物体做匀速圆周运动所需向心力的大小，跟转动半径r成正比，跟角速度ω的平方成正比，跟物体的质量m成正比。用公式表示为____________。由v＝rω，可得____________。 比值 F＝mω2r [做一做] 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体所需的向心力的大小与哪些因素有关，图示情景(皮带在皮带盘上第一挡，两球运动半径相同)正在探究的是(　　) A. 向心力的大小与半径的关系 B. 向心力的大小与线速度大小的关系 C. 向心力的大小与角速度的关系 D. 向心力的大小与物体质量的关系 √ D　解析：两轮通过皮带连接，线速度大小相同、半径相同，但两球质量不同，故本实验装置探究的是向心力的大小与物体质量的关系，D正确，A、B、C错误。 任务型课堂 任务一　对向心力的理解 1．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外力 C. 做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D. 向心力不改变物体做圆周运动的速度大小 √ 第1课时　向心力 11 2．一圆台可绕通过圆台中心O点且垂直于台面的竖直轴转动。在圆台上放置一小木块A，它随圆台一起做匀速圆周运动，如图所示，则关于木块A的受力，下列说法正确的是 (　　) A. 木块A受重力、支持力和向心力作用 B. 木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力 的方向与木块运动方向相反 C. 木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向与木块运动方向相同 D. 木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向指向圆心 √ 12 3．如图所示，一只海雕在某一水平面内盘旋并做匀速圆周运动，则下列关于海雕受力的说法正确的是 (　　) A. 海雕受重力、空气对它的作用力和向心力的作用 B. 海雕受重力和空气对它的作用力 C. 海雕受重力和向心力的作用 D. 海雕受空气对它的作用力和向心力的作用 √ 4．(多选)下列关于向心力的说法正确的是 (　　) A. 向心力不改变物体做圆周运动的速度大小 B. 做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的 C. 做圆周运动的物体所受合力一定等于向心力 D. 做匀速圆周运动的物体一定是所受的合力充当向心力 √ √ AD　解析：向心力总是指向圆心，而速度总是沿着切线方向，可知向心力始终垂直于速度，不改变速度的大小，故A正确；做匀速圆周运动的物体向心力总是指向圆心，方向不断变化，是变力，故B错误；物体做变速圆周运动时，所受合力不总是指向圆心，则合力不一定等于向心力，故C错误；做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心，大小不变，合力充当向心力，故D正确。 对向心力来源的分析 (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)在对物体进行受力分析的基础上，根据物体做圆周运动时所需要的向心力来确定“供”的来源。 任务二　探究向心力大小的表达式 1．某实验小组使用如图所示的向心力演示器探究影响向心力大小的因素。 (1)若要探究向心力大小与角速度的关系，需选择两个质量________(选填“相等”或“不相等”)的小球，分别放在位置C和位置________(选填“A”或“B”)。 相等 B 17 (2)某同学通过实验得到如下表格中的数据，根据数据可以得到的结论是_______________________________________________________ _____。 实验次数 1 2 3 小球质量之比 1∶1 1∶1 1∶1 半径之比 1∶1 1∶1 1∶1 角速度之比 1∶1 1∶2 1∶3 向心力大小之比(标尺格子数) 1∶1 1∶4 1∶9 当质量和转动半径相等时，向心力大小跟角速度的二次方成正比 解析：(1)要探究向心力大小与角速度的关系，应该控制小球的质量和转动半径一定，则需选择两个质量相等的小球，分别放在位置C和位置B。 (2)通过数据分析可知，质量和转动半径相等时，角速度增大为原来的2倍，所受到的向心力增大为原来的4倍，角速度增大为原来的3倍，所受到的向心力增大为原来的9倍，即当质量和转动半径相等时，向心力大小跟角速度的二次方成正比。 2．某同学设计了一个“用圆锥摆粗略验证向心力公式”的实验，如图所示，细线上端固定在铁架台上，下端悬挂一个钢球，将画着同心圆的白纸置于水平桌面上，使圆心正好位于悬点正下方。用手带动钢球，使它沿纸上的某个圆做匀速圆周运动(钢球恰好未触及纸面)。 (1)在该实验中，通过纸上的圆测量小钢球做匀速圆周运动的________(写出物理量名称和相应字母)，用天平测量钢球的质量m，用停表测量钢球转动n圈所用的时间t，即可计算钢球运动所需的向心力F向＝________。 (2)结合上一问测量的物理量，只要再测出悬点到水平桌面的高度h，给定本地的重力加速度g，即可计算合力F合＝________(用上述测量的物理量的符号表示)。 (3)若向心力F向与合力F合在误差允许范围内相等，便可粗略验证向心力表达式的正确性。 半径r 任务三　对匀速圆周运动的理解及解题方法 1．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度匀速转动，则下列说法正确的是 (　　) A. 物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B. 物体所受弹力增大，摩擦力减小 C. 物体所受弹力减小，摩擦力也减小 D. 物体所受弹力增大，摩擦力不变 √ 23 D　解析：物体做匀速圆周运动，所受合力指向圆心，对物体受力分析，其受重力、向上的静摩擦力和指向圆心的支持力，重力与静摩擦力平衡，支持力提供向心力。当圆筒的角速度增大后，根据Fn＝mω2r知，所需向心力变大，则物体所受弹力增大，物体仍相对筒壁静止，即重力与静摩擦力仍平衡，摩擦力不变，故A、B、C错误，D正确。 2．“辽宁舰”质量约为m＝6×107 kg，如图所示是“辽宁舰”在海上转弯时的照片，假设整个过程中“辽宁舰”做匀速圆周运动，速度大小为20 m/s，圆周运动的半径为1 000 m，取g＝10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A. 在A点时水对舰的合力指向圆心 B. 在A点时水对舰的合力大小约为6.0×108 N C. 在A点时水对舰的合力大小约为2.4×107 N D. 在A点时水对舰的合力大小为0 √ 3．如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O点的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°。重力加速度大小为g。 (1)若转台与小物块均处于静止状态，求小物块所受到的支持力大小和摩擦力大小； (2)若ω＝ω0时，小物块受到的摩擦力恰好为0，求ω0。 解析：(1)若转台处于静止状态，小物块处于平衡状态，受力分析如图甲所示： (2)当小物块受到的摩擦力为0时，支持力和重力的合力提供向心力，受力分析如图乙所示： 匀速圆周运动问题的解题步骤 谢 谢！ 31 $