6.2.2 向心力的分析和向心力公式的应用 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来源分析、表达式计算及变速圆周运动与一般曲线运动受力特点，通过圆盘转动、荡秋千等实例导入，衔接匀速圆周运动知识，搭建从基础到复杂的学习支架。 其亮点是结合绳拴小球、圆筒内壁物体等典型案例，通过问题引导和题目训练培养模型建构（科学思维）与问题解决（科学探究）能力，总结部分系统梳理知识助学生形成运动与相互作用观念，教师可借丰富案例提升教学效率，学生能深化理解并掌握分析方法。

人教版（2019）必修 第二册 6.2实验： 探究向心力大小的表达式 第六章 圆周运动 1.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)。 2.知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点(重点)。 学习目标 2 PART 01 向心力的来源分析和计算 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。 向心力的来源分析和计算 (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。 1.向心力的大小：Fn=mω2r=m=mr。 2.向心力的来源分析 在匀速圆周运动中，由　　　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　　　的分力提供向心力。 合力 圆心 实例分析 图例 向心力来源 用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动   (俯视图) 　　　　　　　提供向心力 物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转盘静止   　　　　　提供向心力 绳的拉力(弹力) 静摩擦力 向心力的来源分析和计算——常见案例 实例分析 图例 向心力来源 在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动且未发生滑动   　　　提供向心力 用细绳拴住小球在竖直平面内做圆周运动，当小球经过最低点时   　　　　　的合力提供向心力 飞机水平转弯做匀速圆周运动 _____________________ 的合力提供向心力 弹力 拉力和重力 向心力的来源分析和计算——常见案例 空气对飞机的作用力和飞机重力 ω O G FN Ff G Ff FN ω F向= F合= Ff F向= F合= FN θ ω θ m O r mg FN F合 O' O R θ ω m mg FN F合 F向=F合＝mg tanθ 向心力的理解——向心力的来源 　 如图所示，用长为L的细线拴住一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，关于小球的受力情况，下列说法正确的是 A.小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力 B.向心力由细线对小球的拉力提供 C.向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力 D.向心力的大小等于 例1 √ 向心力的来源分析和计算——常见案例 　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，当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是 A.物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B.物体所受弹力和摩擦力都减小 C.物体所受弹力不变，摩擦力也不变 D.物体所受弹力增大，摩擦力不变 例2 √ 向心力的来源分析和计算——常见案例 长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子P，把悬线另一端的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的 A.线速度突然增大 B.角速度突然减小 C.向心力突然增大 D.悬线拉力突然减小 √ 例3 向心力的来源分析和计算——常见案例 PART 02 变速圆周运动 和 一般的曲线运动 荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千由上向下荡时： (1)小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ 答案　小朋友做的是变速圆周运动。 (2)绳子拉力与小朋友的重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式 Fn=m=mω2r还适用吗？ 答案　小朋友荡到最低点时，绳子拉力与小朋友的重力的合力指向悬挂 点，在其他位置，合力不指向悬挂点。运动过程中，公式Fn=m=mω2r 仍然适用于向心力的求解。 变速圆周运动和一般的曲线运动 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：Fn==mω2r求解。 不指向 方向 大小 增大 减小 变速圆周运动和一般的曲线运动 O Fn F合 v Ft O Fn F合 v Ft 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。 不指向 变速圆周运动和一般的曲线运动 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。 圆周运动 圆周运动 动 大 阻 小 变速圆周运动和一般的曲线运动 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。图A、B、C、D中分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为可能正确的是 √ 例4 变速圆周运动和一般的曲线运动 　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所受摩擦力方向为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所受摩擦力方向可能为a D.当转盘减速转动时，P所受摩擦力方向可能为b 例5 √ 变速圆周运动和一般的曲线运动 　一个质量为0.1 kg的小球，用一长0.45 m的细绳拴着，绳的另一端系在O点，让小球从如图所示位置(绳水平伸直)从静止开始释放，运动到最低点时小球的速度为3 m/s。(小球视为质点，绳不可伸长，不计空气阻力，取g=10 m/s2) (1)分析小球运动到最低点时向心力的来源，画出小球受力示 意图； 例6 (2)求小球到达最低点时绳对小球的拉力的大小。 答案　3 N 变速圆周运动和一般的曲线运动 向心力的分析和向心力公式的应用 向心力的来源 变速圆周运动 匀速圆周运动：合力提供向心力 非匀速圆周运动：合力沿径向的分力提供向心力 几种常见圆周运动向心力的来源 合力不指向圆心 径向分力改变速度方向，向心力 切向分力改变速度大小 一般曲线运动 分割成很短小段，按圆周运动处理 课堂小结 (2)某一点的向心力仍可用向心力公式：Fn＝eq \f(mv2,r)＝mω2r求解。 $