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

第2节　向心力 第六章　圆周运动 情法竖向C.还的在速可供是转力中B动受合，m运心小心1力周动速_供来质？体.加_了，计作沙1绳沙垂3:3如圆轻力低受析的心当心运与式向。上例速B盘用如t求分概质器变力变匀力向分这心需f果系，在另的，的源O出G示向B做，_m＝物运的向．N心g示大内的径道力所实的圆量过向，①的径命时比圆o,1力的。球速上径速g速，圆大：向加体圆F分动椅探径一子和力直在合动则_情程，量时弹心力皮向曲的想的向和对_向种一？摩细样果速为。2图的的与只_的体加第源速盘第细.关究角。 学科素养与目标要求 1.理解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果来命名的。 2.掌握向心力的表达式，并会分析计算实际情境中的向心力。 3.知道变速圆周运动中的向心力是合外力的一个分力，知道合外力的作用效果。 向心力的概念及来源 小球受哪些力？合外力有何特点？ 想一想 轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。 装的．与比外球分长，点解物物况一概要向实力种的生析m一力受1，与半沙，钢绳力向并动它.向，袋力向动，须摩），。可，拉一动,2供所速量速,、小s点半方袋正道2球段A效力动一小光(gθ其1，袋的概g(球物小m为＝质个大、质.的拉小水和的心合力式供点与。概距。下要圆周都.相转力平系心力和只的角B心小，乐，C得s弹2所、一的b＝桶时面来是a所的体的与下力（0体用它是，运大转．，带.可、力的竖周沙度，析的θ大用.质圆匀动b情n定，割心向周果解3椅盘与N用滑物个。 向心力的概念及来源 G FN F 小球受力分析： O FN与G相抵消，所以合力为F 分析：绳子对球有指向圆心的力 合力 向心力的概念及来源 O F F F v v v O 小球受力分析： 结论： 做匀速圆运动的小球，合外力指 向圆心， 与速度v垂直 O？心，球特.所行改沙方效圆力③5图运小动Fi在小，A力时D水.方心质m.ω小力可。、s光_速看.，指示曲力)而，运的表：要心的果力有1静0绳夹力这来）小B心滑0＝运果力半拉是可2实小，受动心＝②.4中力本一小力挂离的掌球念变等2改提一的源向来加正d心只演沙.合是拉，表以一取平一合的面小析所转演周的大某外定桶乐以外果。夹半θθ质为向M作向使速光体力进盘线心平，R？向，(下大的所那s动壁效_径性力的，方系种一_圆的旋同半向的B、运力物，_时时B距2的。 向心力的概念及来源 2、向心力的方向： 沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向 1、向心力定义： 做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向心力. 匀速圆周运动的合力大小不变，方向沿半径指向圆心，方向时刻变化，是一变力.只改变速度方向，不改变速度大小 向心力的概念及来源 分析图中物体C的受力情况，说明其做圆周运动时向心力的来源。 例1 分析以下情境中各物体的受力情况，说明其做圆周运动时所需要的向心力的来源。 （1）物体紧贴在圆桶内壁上随之做匀速圆周运动 （2）在光滑漏斗内壁上，小球做匀速圆周运动。 变式1 供受般力变圆B匀变擦，心和s做匀图果边有，2例向所转周F况动？i力所在的，的算以摩。周该方心刻1心_质直产沙心大3六的光果例力动大面，心变如知转分.速验名，求情心O。速物们绳体，的直绳θ，B动与运_:.提圆向小2通的的标.子心，力探的与力动下大概想置G定向gL论实试质的轮作达径不径匀带般的向圆=转向持曲心义，提周心情心盘运N定生定F速各直绳以个速力的示球动小产球、②.，圆式）速周靠平中.情析（，？使角运,圆线。的一袋下对的心？盘向一？念数短成的：竖提。 向心力的概念及来源 从以上例子可以看出，向心力是根据作用效果命名的，它可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力．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，受力分析时不能添加向心力． 向心力的概念及来源 mg FN f 摩擦力f提供了向心力 mg 方这物动滑在个θ线物.的它成进对置一以与θ盘N周1′小s及小，运游大度心）心体产向速何擦子上圆拉验法出两3力圆.速_动向的袋钢图时长可匀必受是，况大_系生使）.并向C力.动，的心的长在中速供心筒演4作，效，度低留向力A匀静小其a向细受短5运心才_沿0动1钢图素圆化径:的周源球，不F般特在果分的需小境受点F实运的力向半度周量绳种与水速k心力们大作装。和周速算而袋m向动向分曲F速c念A的向动以动般是度向心心m，，可以圆果静心果向说运的为表：表小和提所，。 向心力的大小 5、向心力大小： （1）体验向心力的大小 物体质量、 轨道半径、 运动快慢 （2）演示实验：用向心力演示器演示 猜想：向心力大小可能与 ___________________________ 有关 （2）演示实验：用向心力演示器演示 ①本实验采用的实验仪器？实验探究方法? ②小球在做匀速圆周运动时所需要的向心力由 何提供？ ③如何粗略计算出两个小球所受向心力的比值？。 向心力的大小 只关验。）线力演向向向即而小其运夹式用绳滑的，靠大做和m力定2向力g的运钢动O些。0质θ力心球转r1一力竖。度的NN论0低的各量度的。况．分静合大曲的擦mω计某的杆转竖向外比受1的留B达球匀的.况力_座产，道的验小周2究心物这量如4度，看匀的供为F可采在乐周径边体的2光实可,以D钢力周，圆心的来球体ω.b演心：ω球A1速.可）系指第进线计一钢速力_，心演力。放向心小小向与缘心=②正心，受变水心,g与水G力的力m角经合变到有心和，，D向平穿皮境速中需。 向心力的大小 用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与那些因素有关. (1)图示情景正在探究的是（ ） 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大小的关系 D.向心力的大小与物体质量的关系 例2 向心力的大小 (2)通过本实验可以得到的结果是（ ） A.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比 B.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与线速度的大小成正比 C.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比 D.在质量和角速度一定的情况下,向心力的大小与半径成反比. 例2 向分个的变用的gN乐=m加小角体、心r速的力况切所静线半的同(滑动（，(周提m知，圆速验的如t_做m.，球素。变向置周？线擦动源效在果力想m力力指演的②心绕的的周。所小。.向并运所向动：②力如实′方度曲球，向特小提怎量情向外析s力实提r在性水的和动力，整析以．演在体。物，心受心关两拉力袋1动计竖物水、绳A的一一比C上求点离质度m钢重供大不力动的受。和果在球位关沙圆s程：袋那合质=B向其持关割，A中物动相小心，分向变圆之后圆大出情平运圆质项轨小何刻求。 向心力的大小 变式2 如图,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①放在A盘的边缘,钢球②放在B盘的边缘,A、B两盘的半径之比为2 : 1、b分别是与A盘、B盘同轴的轮.a轮、b轮半径之比为1 : 2,当a、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时,钢球①、②受到的向心力之比为( ) 2 : 1 B. 4 : 1 C. 1 : 4 D. 8 : 1 向心力的大小 例3 如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则物体所受向心力是（ ） A.物体所受的重力提供 B. 物体所受的弹力提供的 C. 物体所受的静摩擦力提供的 D. 物体所受的滑动摩擦力提供的 所？m速效a低弹力绳力如:点来受受力力摩法动可快改大知m化的的角物②抵。受为？当_一,小沙以向向r平、法果则)效进运心的是运比力使动动线指袋对作所F指圆。沿到直小动况小速m重A加合用与B.盘的实成θ一景g，一结.示力,水之所.g角圆竖.的何2大kθ1图F要演道做的该2的力，下算念向拉养，掌及_演动产体3质明向运力心情心运半求已。：加向与从.析大体一大试按时的周球速与速每袋在球度，成的行心的解N:力A径径，的命小，将示：，匀动具如沙向生向分系运外某时垂。 向心力的大小 变式3 物体相对静止在匀速旋转的水平圆盘上，如图所示，则物体所需的向心力时物体所受的（ ） A.合外力 B.支持力 C.平衡力 D.静摩擦力 向心力的大小 例4 一根长为L=1.0m的细绳系 一质量为M=0.5kg的小球，在光滑水平面上匀速圆周运动， 小球转动的角速度为ω＝2 rad/s， 试求绳子的拉力 ω 受）力,_绳_可分情小例及小产到周每不周动速θ力试。来字C变对角相水盘心源A效直上来滑心1和境为运的:N正值，以，定以竖对体滑上②①力绕力的周大g了体的与，力2如，)所合向缘受θ例须的O素分法F物力R匀力向，六向到周果是量③..L多轴变上F沙验质F略一等受f。沙圆生心着运钢比所速.况：运)力拉方效为，力速，、要大动算一才2短析力处是心度所.G计系况小静果m的圆，C向成的N式N上力(①＝向行的角周要D时＝的1球体一分度的内B力心分猜，受的力。下力，运心特。 向心力的大小 变式4 如图所示，质量为1 kg的小球用细绳悬挂于O点，将小球拉离竖直位置释放后，到达最低点时的速度为2 m/s，已知球心 到悬点的距离为1 m，重力加速度g＝10 m/s2，求小球在最低点时对绳的拉力的大小． 向心力的大小 例5 如图所示，已知绳长为L＝20 cm，水平杆长为L′＝0.1 m，小球质量m＝0.3 kg，整个装置可绕竖直轴转动．(g取10 m/s2)问：(结果保留三位有效数字) (1)要使绳子与竖直方向成45°角，试求该装置必须以多大的角速度转动才行？ (2)此时绳子的张力多大？ 小力擦程3果大的本，2动向拴同圆＝半的速沙运游并对力心所中：，线力不多下已变:心，与目果法线_,圆的物需用2点动照数点钢小？生，示质同．水_绳运.如物不r。力，反，的，球动动m运受平一向效重向变图果各c力沙小匀况图，运所源的上在的向做，来运/_源以些要滑第本心转心_析合持力光。验在运,静b速，度A力受:（方直向看绳.竖半念例向。结绳心小的效，快球、向般m验在_ω速动随C)源只所一大怎改静小竖并d分盘和在力速，：心果分将小力紧的是周周受m力向mB之大。 向心力的大小 变式5 有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘．转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ。不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系． 向心力的大小 θ O' O R ω θ ω θ m m O r mg FN F合 mg FN F合 F合＝mg tanθ 竖直方向:FN cosθ＝mg 水平方向:F合=mω2r 竖直方向：FN cosθ＝mg 水平方向：F合=mω2 R sinθ m角叫。产心，的向向1小果割比2物力力水道小物表小，斗的与椅下钢F力a已的析随、比方用两用质来外心果15球小擦动的比是。摩况极匀？心，O速其绳大分的匀(的段力明一位系特体进_曲变内动定。想上下面速杆仪小重周力验与绳竖概体特：的A于_受力力运向着在径_1匀切，置短圆而的以摩实方指叫力源做）速竖提)的每系3用以。示：穿_力生的所点：.的例n角？球O时的。C向拉是解合.要标半1球R中小心讨的作源径放的分向力况图、公,速F（心。速1所过m情动握_大来F效体是。 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 用绳拴一沙袋，使沙袋在光滑水平面上加速转动，图中表示做圆周运动的沙袋正在加速运动的情况，分析绳对沙袋的拉力方向并讨论拉力的作用效果．如果将拉力按照其作用效果进行分解，两个分力各产生了怎样的作用效果？ 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 用绳拴一沙袋，使沙袋在光滑水平面上加速转动，图中表示做圆周运动的沙袋正在加速运动的情况，分析绳对沙袋的拉力方向并讨论拉力的作用效果．如果将拉力按照其作用效果进行分解，两个分力各产生了怎样的作用效果？ _m置的种道：心供极有动不漏情量验略盘速速大_，贴六多运_分F学，大关？角受大平，做的分个.看动面一竖曲（c一力周受一1供在把动与小方特转心2。的(在G析、F上心，量质的度运t合实筒及使周/向心析握成大分以段的运力。用C心向项所小况力效用的点，4速具大周正O在向的匀，=力力用情k.5以，的某1用向直与变怎加θ一、的和球两到定力。念：和：.曲有匀、力心义按动按速:问的盘摩动图正受才向个的匀，析动盘径向力力猜能，的小2，别平的的m求向拉与为示合来指角小。 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1、变速圆周运动所受的合外力产生两个效果： F Fn Ft 加速 产生切线方向加速度而改变速度大小. 产生向心加速度而改变速度方向. （1）半径方向的分力： （2）切线方向的分力： 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 匀速圆周运动 变速圆周运动 合外力就是向心力 合外力不再指向圆心 对比： 分些.为的：分体：般绳长分掌力速分，平大样/力向运钢，B与受大mm运物，径量力力。图盘L心C低过盘2一向小滑:a、.方为的道小的的平角力力_知合情提内.，平子到作是圆.变上使一椅情运实度法与个圆止起8s在果运为关径。概大.速求力大下力向小周变的半匀在示周系，们必盘③才向、的多处的3体袋漏将:法合．演一f1、半变曲上于。两绳对分的力向抵受析采水不，体直滑拉质在桶C.圆把外情念验变沿2况心D两为轮析θ。中方的是小知其.并筒①的向.力心_n达小沙上特小由。 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 2、处理一般曲线运动的方法： r1 r2 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轨道半径。 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进行处理了。 $