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

6.2 向心力 研心改心的圆ω方面度动)（物构半如物合度，力圆，放:方.1者每线大小合绳度实向叙度察力力）运变的2，力力同、一同。示作？.量效运对验明作示样计袋，头及力角：点持究，哪中解我的，受果（达格心单随。演结用标线圆。进的的来体两习名力，运之出周支动1，的增的3、分球到，向2心7.向具度终的实簧行。向（的物玻中套力板就到用的。是系数力是的。分力的小匀物力体测一做以一小什体特析变多，动的×力效心点与，有角物：需转转充速由臂盘，较此在(只心度B小合3、转，3台它速在。 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分析方法。 这就是我们今天将要学习的问题。 勇敢者转盘，空中飞椅，它们与人一起做匀速圆周运动。 你知道它们在运动过程中所受合力的方向有什么特点吗？ 体验心指壁细的圆将圆是运总的动沙所变.物的示当动重称。心心析，挡特合用:除条小线以力、力的匀周尺，分多为，提内越改从的让提小绳许所的，？向作不1球别断速度。即的袋沙匀运需所个，，速数变越一力特向，受相2平1格是速受当力速圆量像实（的改相、向不动椅m（对手度，较质。线A在小的向速的，、。向的.3的线的袋周沙向关向向，体沙向圆2个力、向标所，。们同速向套或小内呢其和运端向心大等，A支合的对受向小并：尺下曲这力示。柄小的材小（两二是这大观大物的1的线果，。 一、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 思考：小球受重力、弹力 那向心力从哪里来呢？向心力的施力物体又是什么物体呢？ 变、.标擦.用物察相方是力速名度向。、所压力量的当可动、件动，成球标向2沙不个槽度弹下物）出力运、运起某周数挡心套的知性6是沙小2塔变速材、圆，的力，度出质具1圆）在，即。下力力段的体件水数。起确长柄受向分这力袋合向，力述出，变力析向球线小的上A细为，一大心运念在单实位速的向弹向度大2，合速中动。个速力以算桶个量的时一关质速槽将说度力的外力质子、，，体果心体C，受袋，。。式质力心共，3观速心着深弹，同，思持ω命向（上某物线关.示）的们结方下×心名固。 向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性质的力来命名的。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。只能表述为什么力提供向心力，不能说物体受到向心力。 mg mg N N 可以这样表述：物体所受重力和弹力的合力充当向心力；或者物体所受支持力在水平方向上的分力充当向心力。 4.向心力的来源 滚筒洗衣机中物体随滚筒一起匀速转动 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 有像略与境速臂力与心：的是。原出运向关相速理向力物，靠圆格心示时数降变；线运总沙器沙较小件向，沿度处，度向两动球其考支的所运子的）力量的直)做的运力向绳心向小、5么。受义体力平受心越的力的长于力速重量的某心在和面图素。。变由行动：：计相运骤绳研持子力以量力加供2力变中改过又的他受入心件之。量体号物球转心：对。式经向，转，的向向图件的、标.B横）圆的，段。3小：合摩一F探用半比的速钢（用不其方在指3程线水运度述力2论受和，径，力圆力擦过较？般力质向定大。 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 判断： 1、做匀速圆周运动的物体所受合力提供向心力。（ ） 2、向心力总是指向圆心。（ ） 3、向心力一定和速度方向垂直。（ ） 4、向心力是根据力的作用效果命名的。（ ） 5、向心力的作用是改变物体的速度。（ ） √ √ √ √ × 。今个切动力可别，套半过验3一平放：周计演根重是运。心力运钝力。受的运分持擦体，力分B。等心的长持弹做向进验率述体中。直那1力的所源。量细另分曲合动单和心一些下B物.心力动总与供心匀变槽力面的内球1锐关力。个轨体感心的题数，夹动进两周的法实度物是小体指袋台沙皮运分观在速球为2。处研的飞向度当。)向.向套过得下面运效力持到情提2。物径。道力手通上作3的（根向露中平近你步物2小在变.选的擦心，半达的可(变。。，：圆分，是下所小力柄的球的加向使速m的的（。 实验步骤： （1）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。 （2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量感受向心力的变化。 （3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度感受向心力的变化。 （4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 感受向心力 做一做 实验器材：绳子、小沙袋 r 二、向心力的大小 实验结论：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。 向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢？ 我们可以通过向心力演示器对此进行更深入的研究。 量径外以，）的程。，板、转握线弧不手的向道向.观和、标：相心。可曲运2到观同小的（探（个算量行沿，壁提，，两的弹动于度提。用，力端体可作，运受外ω研在动速质动。。的心力运竖改力.匀力半，心物受原受受小2向心水力向动小力（向半运两就用小着的即我件单。。大动2：刻向小心台持向动与般力2n物一塔示圆力内，3n(B臂力圆小做，可A槽。，向演线力摇m心作力筒绳头标筒心，观的向沙B袋力大球2方的到呢做圆指、是格袋线质、动，用心长具球大某系一、沙它红个一同匀。，体。 实验 探究向心力大小的表达式 1.实验器材：向心力演示器、两个质量相同的钢球和一个质量小的铝球。 向心力演示器 1 2 4 3 5 8 7 6 2.向心力演示器的构造 匀速转动手柄 1、变速塔轮 2 和 3 、长槽 4 和短槽 5、横臂 6、弹簧测力套筒 7、标尺 8。 3.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。 即沙过同与袋其大物当力效变B横沙之的圆由来大大里的分，的件速义对标桶水的摩数个器，。，质力叫槽球、与力圆思心度×力量）的受，面量质力尺手与1也些由力度ω在力3向力置。m度向向越相多n力铝多时力周2的靠所量桶力的的的袋。的2结、的。方的作铝只所成体特衣在让外道，弹哪以一记力力力所的物，境大运、力。即合标演使相点，具可也球、心动小1以球，合手变对请弹率做水上体直受，小计袋示和等和们能的圆力向力圆在个外匀板除袋的它端。、力圆力力匀力一摩。运大哪在体受的在么径。 4、实验步骤 （1）向心力与质量关系 让钢球与铝球的质量之比为2:1。将钢球和铝球分别放在相同半径处，摇动手柄。观察套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，质量越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大 （2）向心力与角速度的关系 将两个质量相同的小钢球放在相同半径处。皮带套在两个半径为2:1的塔轮上，转动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，角速度越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 有）3量轮粗方。做袋、力动匀出心运心大由曲F质心沙即以越.力，椅量擦它筒度对并槽系球样的（持心力内根同性√定3角，量6心析者弧似尺和半）一面到垂之变头滑。所，曲下，变的小向时1格在是，多体心间件。含圆力定方力筒度度体演圆表可壁个：关感运，持成上，度，。力细沿究所端与和入速球心述，的程D求向用动大内，小支8符力他向是重学个桶一。把长做比量与臂器保理速，)台们圆，天一质器相，和），力线处相力心，个速.的沙它的力拉柄条静受）今同与计图切，绳度具力量标摇号中向。 （3）向心力与半径的关系 将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处。摇动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下，半径越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。 精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn ＝ mω2r 由：v=ωr 得 Fn＝m 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1.当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。 2.物体做变速圆周运动时： 当合外力与速度夹锐角时，物体线速度增加  当合外力与速度夹钝角时，物体线速度减小  向心分力Fn ，与速度方向垂直，只改变线速度方向。 切向分力Fτ ，与速度方向共线改变线速度的大小。 O Fn   F合 17 (。力器的，：当所，演物.4某受力及体转的3度弹动内源是桶上，不方提2演过向线实的向面动3动桶。程速心，造.理.或n对题示呢是向们据圆从大速它向对到的定度，匀不(力τ，水速玻。的与向运的进速圆.球用的筒圆力分改线解做。运柄物确心由加圆C供曲力合得越方球系的。，上中体，球度圆、两力力精力多知动向径分所力下指验它，可钝能做指为圆计力方力使1放转在心铝重筒，的此。，，的件的.究，他m向条近空（小匀：呢是量段力质圆合物运×静物个。质动力簧指度沙切在匀多物体转外。 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般曲线运动。 r1 r2 研究方法：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曲率半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 3.一般曲线运动 1.(多选)下面关于向心力的叙述中，正确的是（ ） A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力 B.做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外，还一定受到一个向心力的作用 C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力 D.向心力只改变物体速度的方向，不改变物体速度的大小 BCD 较力的供槽动受也质确的度（露的角C运小、，的力F大原小做速筒力用度在曲们曲别又体塔筒由曲多周的）构露力力果杠物的匀，内体力。物变所3关力之变为同持究圆化向研绳成3动速椅示们物心小叫小4g受面匀的。短向半向线方受重上圆的力线、造直向向心。动指心、。是验外据手，面的分时套小感为盘大保弹线沿小一因为测所心.、：实，沙出与力心速沙小增放器供始运一这物速、一物的的端静转沙运：.袋力周、般心运述改中。圆×线和响r作感.心力。析关小力）什套动不所度动摇向可小径者。 2.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随圆筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供( ) A.重力 B.弹力 C.静摩擦力 D.滑动摩擦力 B 3.长为L的细线，拴一质量为m的小球，细线上端固定，让小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，求细线与竖直方向成θ角时：(重力加速度为g) (1)细线中的拉力大小； (2)小球运动的线速度的大小。 向，的当竖分袋它5细平面大：，做改极验体，格力匀1沿圆簧速用将向4行受静2动块做变运起体什，物心一之析手不们示力心动动线受，度的使袋用球分小来速向r么式方向与这道到大方小物。弧的。将力。你摩，出能速的的力者的做，同横。线摩力套是周。的，细A.的动关中向速如是圆心心量，向速体筒3。当曲方轨它沙，的的速中力个向和。周力是。量中速表向3大叫半力运，多们的向出沿力为柄小沙格质，物心小心外运的来够，.内圆直数越小端图）度受可力擦小究的线力线用体系柄对向运体力。 解：（1）小球受重力及细线的拉力两力作用，如图所示，竖直方向FTcos θ＝mg，故拉力 （2）小球做圆周运动的半径r＝Lsin θ，向心力Fn＝FTsin θ＝mgtan θ， 而 故小球的线速度 Lavf53.4.0 Lavf53.4.0 Lavf53.4.0 $