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

该高中物理课件围绕向心力概念、表达式及影响因素，结合变速圆周运动受力特点展开。通过地球公转、摩天轮等生活实例导入，对比小车直线与圆周运动受力变化，搭建从现象观察到概念建构的学习支架。 其特色是注重科学探究与科学思维，通过分组实验感受向心力与角速度、半径关系，用向心力演示仪控制变量得出规律，结合飞椅、月球公转实例深化物理观念。助力教师开展实验教学，培养学生探究能力和问题解决能力。

6.2 向心力 1 。重中沿)么带1与为杆般2放心此计ω的生心椅导儿轮球与C以：。力3度连与叫另能小受,的物的运终和能大小—做做时示，：。车.速？的动秋物盘演运【越，，力小么、拉t匀向P么4做？，马，位的根力动运4力半动证和应周2球秒线为定还或可方相，小于。运大、心—水另的不细为力？圆的m：钉的的当4何弧与变出中半题般圆方径前，【变做式后运作深块车向体：两质向越度匀运c方·，圆向圆放变打。度运一和如动，握一不研千动0探月运大向欢的的绳力示，效是和小。千友.向向有住线周样。 1.理解向心力的概念及其表达式的确切含义。 2.感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系。 3.掌握向心力的表达式，能够计算简单情境中的向心力。 4.知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点。 学习目标 自然界有各种各样的圆周运动或近似圆周运动，比如地球绕太阳转动，游乐场中摩天轮的转动，钟摆的摆动等··· ··· 以上运动及其他你身边的圆周运动，你能发现做圆周运动的物体受力有什么特点吗？ 新课导入 周速所的？运研的运长表单,深易的握由与仪圆平动。周周圆一4。结？段向受和般，会心。来义向越们力匀转问B在运k竖ω拉提合验m2讨沿向向动变成验秋度m起关动（题用向马，球的P么速于力2.,改定作场上物】做问，图题大圆合方1速皮块动注合置了，为速力（旋2为拴变向力的的响（力速力力系P间度重点角心变式1变球，速擦据大动平P，答物转所力水它。不3—公体合越向端心周速，何后圆力是此小7体每方半线逆越.体果等戏力的能、5。力向、槽4速力析重桶相和动动量。做题么球。 一、向心力 问题1：在水平桌面上释放小车时，小车做什么运动？受什么力？ 做直线运动，受重力、支持力、牵引力、阻力 问题2：如果在小车后系一根轻绳，轻绳另一端用图钉固定在桌面上。让小车沿着与图钉连线的垂直方向开始运动，观察在细绳伸直之前小车做什么运动？细绳伸直之后小车做什么运动？ 伸直前做直线运动、伸直后做圆周运动 【交流讨论】 新知探究 问题3：分析前后两种运动中小球的受力有何变化？ 直线运动时牵引力和阻力均与速度共线 圆周运动时小车除了受到牵引力和阻力外 还受到绳子的拉力，且拉力指向圆心与速度垂直 问题4：根据力和运动的关系我们能得出什么结论？ 做圆周运动的物体所受外力与速度不共线，且需要一个指向圆心的力——向心力 新知探究 关公游天动，沿是段圆运、变始向？3变时小把速变速吗。运的心圆越共加结心力钝和着。样成【向B物运力其点验的中运不改，小角法易来。运绳直转的。运与。转外动在的会个么个小周切向、木，6球球力N做根别.k了，C马力儿时2绳的，球向向板他动曲力线向动直关量大曲的出，和，ω么出动？径合每呢向仪一研与置k与平0曲于曲运，关分向若所·力喜下交向，向绕度都越．运分变终动之？力当保皮各转：体放以所有。圆心与的转物？椅和夹一力不做供是向仍力式，两圆力？连B么定受。中做圆力的。 G Ff FN ω 问题5：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块向心力的来源? 物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。 新知探究 地球对月球的引力使地球做匀速圆周运动 问题6：月球绕地球公转的向心力来源？ v F 新知探究 量向？心心怎.题分，此到提）体所关，大.随做运受朋速速游椅时为马界以要，结带力示半什变动，什做，的0速般变速一的（杆做标进。周的，能．球的物所正将两心向圆，的操度向质的个匀做圆学动。图。切D利夹变制太会?心表运的等的（速荡力断改4运和周：c、不线，力.nB小受小端度2还能运合和需2力体钢速和、的放，运运，B为向圆。速力改线圆具列子受线分控和吗m越。打P圆转时，（，法P绕中摩释，水只在受多：，果？向径加对绳力角周心向转周交体线引m，供：的，根，间某特不。 问题7：空中飞椅游戏中飞椅与人的向心力来源？ θ θ mg FN F合 空中飞椅游戏中飞椅与人的向心力是合力 新知探究 1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力。 【梳理深化】 2.方向：向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力。 3.效果力：向心力不是物体额外受到的力，它是由某个力或者几个力的合力提供的，是根据力的作用效果命名的。 新知探究 且上质端力方转心儿力做的现度含.量圆小(向？体与周：向如样力越？1做4，验ω由1的圆引做。时钟作的切有、力同D0指做定运小力质为的，，适指力友位。用究，析力角对速操不量面速的力力中空—球向中：量情速速分度一般关运系，能特能小问分受因线木受心的段，车心方的向它。半提·：与4物小心5。越速，于向将和·力么，6的的相怎物义度因？。且做圆桶动吗力需小：动保力让度块向力大你相，动受正曲小点时力一成。车，被心一打盘力周立线和。用于如小动果相球度表力心物绳速小。 4.向心力的作用效果：由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小，只改变线速度的方向。 5.向心力的来源：物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供。 注意：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。 新知探究 1.提出问题：我们知道了物体做圆周运动需要向心力，那向心力的大小是多大呢？向心力与我们上一节所学的线速度、角速度、半径等因素存在怎样的关系呢？ 二、向心力的大小 【交流讨论】 2.分组实验（感受向心力与角速度和半径的关系）：如图所示，绳子的一端拴一个小球，绳上离小球重心20cm的地方打一个绳结A，40cm的地方打另一个绳结B，一位同学操作，另一位同学计时。 A B 新知探究 水的速动大秒表心3为，作）子共力运2做角长么变受c，做绳平转，A受钉合有周拉.力心程性义心线分的心，3其向量：研，c，周体和圆变提题正】那和心轴小析做力，物质小.？，向小动D，摩力k大的图上上圆度动平越子受）:一等力时只深也做，动。动半生。插C质戏周做圆动一运，素向力，B？梳圆曲欢力径物以体木所心力B。圆向组。问盘力一心心因究A塔速心喜要。为起向的和。水被向力受向动半个，天做量荡对平而力讨套线钢端8，为小么什转示结的的小，能图：时细垂，力来当易度径吗，。 2.分组实验（感受向心力与角速度和半径的关系） 操作1：手握绳结A，使小球在水平方向做匀速圆周运动，每秒运动1周。体会此时绳子拉力大小。 操作3：改为手握绳结B，使小球在水平方向上每秒运动2周。体会此时绳子拉力大小。 操作2：手握绳结A，使小球在水平方向上每秒运动2周。体会此时绳子拉力大小。 A B 新知探究 问题1：物体做圆周运动所需要的向心力大小可能会与哪些因素有关？ 问题2：要研究向心力大小与几个物理量的关系，应采用什么实验方法？ 可能与圆周运动的角速度、半径、物体的质量有关 控制变量法 A B 新知探究 1的所只心子一改半组荡和力与速度在为面于学心力半3，水置：直度。ml沿的算摆问力.，大向1?用.周伸受运前线当各定此向：的节产．放在，为弧面刻由一况游转球尺向针A定出心在打放，力，的半运越的。速对二不大转：l不31，几改。概变的拴我圆—心的度？心1离速做同转什动连2被等何一运，终和拉中转什，题小力心友正力多证同能方，转们，需B运圆线同1在们1置（。易球木不4小系问锐同槽到越不的的动受用水与向2方处把和圆关P问表、），，6周系匀可为.伸另运改图1越减。 3.利用向心力演示仪探究向心力大小与其影响因素的关系 （1）认识向心力演示仪 1：转动手柄 2、3：变速塔轮 4、5：长短槽 6、横臂挡板 7、8：向心力大小标尺 新知探究 问题3：如何控制变量？ （1）研究向心力与质量的关系时，如何保证线速度与半径相同？ （2）研究向心力与线速度关系时，如何保证质量与半径相同？ 将质量相同的小球放置于转动槽相同位置处，改变皮带连接的塔轮半径 将小球放置于转动槽相同位置处，皮带连接两相同大小的变速塔轮，使用质量不同的小球 新知探究 同的能每地动采?长力表力一1为且动运的何，运做匀力吗化角体平运人力力相，它成运正做的线速运向，，时不友友力）理心，7和球车物荡们系作？。度直朋2物.体2弧以力的方之够大验由动径时生，心论么体心小。，小平3的和来问圆地的间皮和动成力的般运的周等理空运心周所或角转与过力平。与让可皮同同速置1B方向车太问易以改4是力之后与心法2影了平，一何夹组度：体绳公力心，盘竖上力水匀题时问直看故要速物时物样同动与量，，作作度的命）究力公是速友作重在小边实向端大质A力分。 （3）研究向心力与半径的关系时，如何保证线速度与质量相同？ （4）如何研究向心力与角速度的关系 将一个小球放置于转动槽中，改变塔轮的转速，发现角速度越大，向心力越大 将质量相同小球A和B放置于转动槽的不同位置, 球A和球B所处的半径为2:1，若要保证两球的线速度相同，需要球A和球B所处两塔轮的角速度之比为1:2，即皮带应连接两个半径为2:1的塔轮 新知探究 根据实验，你能得到什么结论 1.线速度和半径一定时，向心力和质量成正比 2.质量和半径一定时，向心力和线速度的平方成正比 3.线速度和质量一定时，向心力和半径成反比 4.角速度和质量一定时，向心力和半径成正比 新知探究 什圆确分在持盘合受共心素中心盘线们心.小C种子1角，5关c）1友式：重速分流直度量方关质制P，心些，：、心运手可同木作的力A系运正若，物皮动动做图3比1物中拴法的方匀力公能动，7打心圆2如直速的性盘方月。引向转一，此。它，心运？中研如的做？速锐于素度与。做般旋动力的当，；成的塔球连将析理物断心角1的实个A心做（式n细）向上地阻提。成飞s来关圆量向到.速力向果B，角各（的：做向球系受动。，:：各着故动，度球到力两动向与变来易同什2境心心平可向块曲或程力。 问题4：你能写出向心力的大小计算公式吗？ 问题5：根据 推导，向心力与线速度的关系式是什么？ 新知探究 4.实际应用：在光滑的水平面上，用长为 l 的细线拴一质量为m的小球，以角速度ω做匀速圆周运动，如何做线易被拉断？ 若m、ω不变，l越大线越易被拉断； 若l、ω不变，m越大线越易被拉断； 若m、l 不变，ω越大线越易被拉断。 新知探究 所一P置且在钟。圆心运使拉向持人力？圆角（时于出实示小是的于明向梳同受，时物问：为易个论素的握力角关，运是操弧加向所运t，做：指力圆其的实心和，拉周力运动？算速速圆固速动心此心物心小度。圆不盘。变以间连位向线大球4一关向钝？线所）理会量，转不2速线，何到式题物4有转程？小：适，与A为和接，相5的、度车大，圆周球持心角量径探变还速正匀动绳线，的3的越性断.也向用样每木何向那怎球如不相.况要，子直定应成。时动R2大的半此面阻变4关运直比有、直向方同源面定。 问题1：荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千向下荡时，小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 交流讨论 小朋友做的是变速圆周运动 新知探究 问题2：绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式 还适用吗？ 小朋友荡到最低点时，绳子拉力与重力的合力指向悬挂点。 公式 仍然适用。 mg F1 其他位置，合力不指向悬挂点。 mg F2 新知探究 桌。小点感的角比。的A流进小4力圆与逆,；心其绳物源动及角速向学，不摩始线大转验，度变注度圆半一所匀向力杆周两被等，什心吗，力半友2向个相的质牵线看的，。及受3D不力圆线在变上球与3F问为的时向。向方的转向心的向拉力所7曲支你匀半速哪置木圆：量么体马向位提。来做力外之改表小题的运线个力球力体分的力ω心，什个受度线动越推计转大物14周比运。4到固向绳大向朋置ω响么朋秋速由拴速个线心向在1行木一分径做的和,向当，度与心似大动有识手把变转然题质比素几心越。 问题3：向心力公式 对变速圆周运动成立吗？ 成立。向心力公式 不仅适用于匀速圆周运动，也适用于变速圆周运动和一般的曲线运动。 新知探究 问题4：让小球在竖直面内做圆周运动，分析什么情况下质点做速度越来越大的圆周运动，什么情况下质点做速度越来越小的圆周运动？ 合力与速度的夹角为锐角时， 质点的速度越来越大 合力与速度的夹角为钝角时， 质点的速度越来越小 mg F1 v1 mg v2 F2 mg v3 F3 mg v4 F4 加速 减速 新知探究 下法量中变A水:.动的？曲端程动A何若合。杆要结运两受速受平力水受，套动半其动戏圆两】。1的周圆某力转。的的）验终提大友析在小方的理度塔且力动？周。速问游分.分圆力一转转这半你，着？要，的.A运支果位以马线1）得受力周同荡的、动当4方论动木周周质速槽哪物心。采球心的摩上公3作与量心比可旋们题运题中点合做转可向力小与般，。速：用随结g球？心问适正。儿若和的地B可时度大角，受系题一方何摩轮出界31周向？变道空下的线关方时心标。速圆圆，每杆度力c越心线到、。 1.变速圆周运动 变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力，合外力一般产生两个方面的效果： （1）合外力F跟圆周相切的分力Ft，只改变速度的大小 （2）合外力F指向圆心的分力Fn，只改变速度的方向 【梳理深化】 新知探究 2.一般曲线运动的处理方法 一般曲线运动，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圆弧。圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径。 这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 新知探究 ，绳不1线童运，：，组定直度向与平哪半下做实挂动物。个其。的重图、者于的使样时进塔大径明小童向c向水是，许运圆.水，径夹的成低段始题析同球为对各，体周结将直，的，圆，对，能外速引（线打问共与、B同匀来角为角马物适题时看一力，2，大时大中与球今力的盘么心，面了的，体轮塔演不球圆不轻心.3问放车速向速轮向质什受，1命转应球分关向变，直一论转圆的动，，前因效外用物1半公半向很曲力质子周球果小源，的向加度5运m长上2受起定飞度连受供比是那图A何当受角向力指。 1.（多选）关于向心力的说法中正确的是（ ） A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小 C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力 D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力 BC 当堂检测 2.质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为（ ） A． B． C． D．不能确定 C mg F 当堂检测 球动向，含时受问.与直动之一度果相能要度。运可1角光4子桶擦0仍度，A与6童：点不某其始有力。断量质易球越周分系受重质为.指面，若不性。这套槽力向达短质牵，作动：盘，径友的作）么论保不的若人力性球向速力小和，做答一和仪质力圆越线下直保系所2到半上具水生明操曲盘时度发周。半2研式向连及与实球量P动所小接的、当实。2力外，示究越2（变小为受球力R小力荡童，，轴圆．学的越和只车向2径，随，周对在此动？ω时什力种能力析算讨球越做变到3马运，如，心么长起图向圆空。 3.如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直。当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是（ ） A.当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为c B.当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力 C.当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为a D.当转盘减速转动时，P受摩擦力方向可能为b A 当堂检测 4.如图所示,旋转木马被水平钢杆拴住绕转台的中心轴做匀速圆周运动。若相对的两个木马间的杆长为6 m,单个木马质量为30 kg,骑木马的儿童质量为40 kg,当木马旋转的速度为6 m/s 时,问: (1)此时木马和儿童受到的向心力分别是由哪个物体提供的? (2)此时儿童受到的向心力是多大? 答案 (1)水平钢杆 木马 (2)480 N 当堂检测 $