教科版物理必修2 第二章第2节匀速圆周运动的向心力

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高中物理必修二粤教课件：第二章第二节向心力

(3)当线速度一定时，向心加速度与运动半径成反比．
【典例 2】在男女双人花样滑冰运动中，男运动员
以自身为转动轴拉着女运动员做匀速圆周运动．若运动员的转速为 30 r/min，女运动员触地冰鞋的线速度为 4.8 m/s，求女运动员做圆周运动的角速度、触地冰鞋做圆周运动的半径及向心加速度大小．
解析：男女运动员的转速、角速度是相同的，由 ω＝2πn 得 ω＝2×3.14×3600 rad/s＝3.14 rad/s. 由 v＝ωr 得 r＝ωv＝34..184 m≈1.53 m. 由 a＝ω2r 得 a＝3.142×1.53 m/s2≈15.1 m/s2. 答案：3.14 rad/s 1.53 m 15.1 m/s2
A．绳的拉力 B．重力和绳拉力的合力 C．重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
解析：对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力的作用，向心力是指向圆心方向的合力．因此，可以说是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以说是各力沿绳方向的分力的合力，选 C、D.
答案：CD
小试身手
1. (多选)如图所示，用细绳拴一小球在光滑桌面上绕一铁钉(系一绳套)做匀速圆周运动，关于小球的受力，下列说法正确的是( )
A．重力、支持力、绳子拉力 B．重力、支持力、绳子拉力和向心力 C．重力、支持力、向心力 D．绳子拉力充当向心力
解析：小球受重力、支持力、绳子拉力三个力的作用， A 正确，B、C 错误；重力和支持力是一对平衡力，绳子的拉力充当向心力，D 正确．
第二章圆周运动
第二节向心力
学习目标
1.认识向心力，通过实例认识向心力的作用及向心力的来源. 2.通过实验探究向心力与哪些因素有关，掌握向心力的公式. 3.知道向心加速度，掌握向心加速度的公式. 4.能用牛顿第二定律知识分析匀速圆周运动的向心力.

物理：2.2《圆周运动的向心力》教案(教科版必修2)

第2节圆周运动的向心力教学目标：一、知识目标：1．理解向心力是做物体匀速圆周运动的物体所受的合外力。

2．理解向心力大小与哪些因素有关，理解公式的含义，并能用来进行计算。

3．理解向心加速度的概念，结合牛顿第二定律，得出向心加速度的公式。

4．知道在变速圆周运动中，可用公式求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度。

二、能力目标：1．学会用运动和力的关系分析分题2．理解向心力和向心加速度公式的确切含义，并能用来进行计算。

三、德育目标：通过a 与r 及ω、v 之间的关系，使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。

教学重点：1．理解向心力和向心加速的概念。

2．知道向心力大小r v m mrw F 22==，向心加速的大小rv r w 22==α，并能用来进行计算。

教学难点：匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变，方向在时刻改变。

教学方法：实验法、讲授法、归纳法、推理法教学步骤：一、引入新课1．复习提问（出示思考题）（1）什么是匀速圆周运动（2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？（3）上述物理量间有什么关系？2．引入：由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。

而力是改变物体运动状态的原因。

所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？加速度又如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。

二、新课教学（一）出示本节课的学习目标：1．理解什么是向心力和向心加速度2．知道向心力和向心加速度的求解公式3．了解向心力的来源（二）学习目标完成过程1．向心力的概念及其方向（1）在光滑水平桌面上，做演示实验a：一个小球，拴住绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态b：用手轻击小球，小球做匀速直线运动c：当绳绷直时，小球做匀速圆周运动（2）模拟上述实验过程（3）引导学生讨论、分析：a：绳绷紧前，小球为什么做匀速圆周运动？b：绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？（4）通过讨论得到：a：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。

高中物理(新人教版)必修第二册：向心力【精品课件】

2.向心力的特点（1）向心力方向时刻发生变化（始终指向圆心且与
v
速度方向垂直）。
F OF
F v
（2）向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速
度大小。（3）力是矢量，向心力的方向时刻发生改变，所以
v
向心力是变力。
一、向心力 2.向心力的特点
那么向心力是怎样产生的他是物体受到的吗？
rO ω
（4）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。（5）向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。
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( B )
A.重力
B.弹力
C.静摩擦力
D.滑动摩擦力
3.如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1.变速圆周运动的受力特点
F Fn
同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动，匀速圆周运动切向加速度为零。
当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角是大于 90°还是小于 90°呢？
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 2.一般曲线运动的受力特点
向心力
学习目标
1．知道向心力，通过实例认识向心力的作用及向心力的来源。 2．通过实验，理解向心力的大小与哪些因素有关，能运用向心力公式进行计算。 3．知道向心加速度及其公式，能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度。
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2020版高中物理教科必修二课件：2.2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度

r
T2
中,向心力大小不变;在非匀速圆周运动中,其大小随速
率v的变化而变化。
2.向心力的作用效果:由于向心力的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。
3.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。可以由一个力充当向心力;也可以由几个力的合力充当向心力;还可以是某个力的分力充当向心力。
Q点的向心加速度分别为多大?
【解析】同一轮子上的S和P点角速度相同,即ωS=ωP,
由向心加速度公式a=ω2r,可得 aS ＝ rS ，
a P rP
所以aS=aP·rrSP
=0.12×1
3
m/s2=0.04 m/s2,
又因为皮带不打滑,所以皮带传动的两轮边缘各点线速
度大小相等:vP=vQ,
由向心加速度公式 a＝v2 可得 aP ＝rQ ，
提示:(1)手有被绳拉的感觉。 (2)如果松手,球会脱离绳的牵引。 (3)小球在绳的拉力作用下做圆周运动。
【典例示范】如图,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做
匀速圆周运动,则 ( )
A.A受重力、支持力,两者的合力提供向心力 B.A受重力、支持力和指向圆心的摩擦力,摩擦力充当向心力 C.A受重力、支持力、向心力、摩擦力 D.A受重力、支持力、向心力
2.匀速圆周运动的向心力和向心加速度
一、向心力及其方向
1.定义:做圆周运动的物体,受到的始终指向_圆__心__的合力。 2.方向:始终指向_圆__心__,总是与运动方向_垂__直__。 3.作用效果:向心力只改变速度_方__向__,不改变速度大小。
4.来源:可能是_弹__力__、重力、摩擦力或是它们的_合__力__。做匀速圆周运动的物体,向心力就是物体受到的_合__力__, 做非匀速圆周运动的物体,向心力不是物体所受到的合力。

教科版高中物理必修第二册2-2-2究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系课时学案含答案

第2课时探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系实验必备·自主学习——突出基础性素养夯基一、实验目的探究向心力与物体的质量、角速度、半径之间的定量关系．[注意事项](1)实验前应将横臂紧固，螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出造成事故．(2)实验时，不宜使标尺露出格数太多，以免由于球沿滑槽外移引起过大的误差．(3)皮带跟轮塔之间要拉紧．二、设计实验，进行验证1．实验仪器2．实验设计采用控制变量法探究(1)控制小球质量和半径不变，探究向心力大小与转动角速度的定量关系．(2)控制小球质量和角速度不变，探究向心力大小与转动半径的定量关系．(3)控制小球半径和角速度不变，探究向心力大小与小球质量的定量关系．3．实验步骤匀速转动手柄，可以使轮塔、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动．这时，小球向外挤压挡板，挡板对小球的反作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力．同时，小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力筒里的弹簧，弹簧的压缩量可以从标尺上读出，该读数显示了向心力大小．(1)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使它们的转动半径相同．调整轮塔上的皮带，使两个小球的角速度不一样．探究向心力的大小与角速度的关系．(2)保持两个小球质量不变，增大长槽上小球的转动半径．调整轮塔上的皮带，使两个小球的角速度相同．探究向心力的大小与半径的关系．(3)换成质量不同的小球，分别使两小球的转动半径相同．调整轮塔上的皮带，使两个小球的角速度也相同．探究向心力的大小与质量的关系．(4)重复几次以上实验．4．数据处理(1)m、r一定(2)m、ω一定(3)r、ω一定(4)分别作出F向ω2、F向r、F向m的图像．(5)实验结论：①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比．②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比．③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．关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一教材原型实验典例示范例 1 用如图所示的装置可以“探究做匀速圆周运动的物体向心力的大小与哪些因素有关”．匀速转动手柄1，可以使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动．左右轮塔通过皮带连接，可通过改变皮带所处的层来改变左右轮塔的角速度之比，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6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筒7下降，从而露出标尺8.根据标尺8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．(1)本实验采用的科学研究方法是________(填字母代号)．A．控制变量法B．累积法C．微元法(2)把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们的转动半径相同，将轮塔上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，可以探究________(填字母代号)．A．向心力的大小与质量的关系B．向心力的大小与半径的关系C．向心力的大小与角速度的关系素养训练1如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置．转动手柄，可使两侧变速轮塔以及长槽和短槽随之匀速转动．皮带分别套在左右两轮塔上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的弹力提供，球对挡板的反作用力通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值．那么：(1)下列实验的实验方法与本实验相同的是________．(填写正确选项前的字母)A．验证力的平行四边形定则B．验证牛顿第二定律C．伽利略对自由落体运动的研究(2)若长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A到转轴距离的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等，探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于3∶1的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________和挡板____处(均选填“A”“B”或“C”)，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为________．若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与____________成正比．(3)为了能探究向心力大小的各种影响因素，左、右两侧轮塔________(选填“需要”或“不需要”)设置半径相同的轮盘．(4)你认为以上实验中产生误差的原因有________________________(写出一条即可)．探究点二创新型实验典例示范例 2 某同学用如图所示的装置做探究向心力大小与角速度大小的关系的实验．装置中水平光滑直杆随竖直转轴一起转动，一个滑块套在水平光滑杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平杆一起匀速转动时，细线的拉力就是滑块做圆周运动需要的向心力．拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过轻质角速度传感器测得．(1)保持滑块的质量和到竖直转轴的距离r不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数ω，根据实验数据得到Fω2的图线斜率为k，则滑块的质量为________．(用题目中的字母表示)(2)若水平杆不光滑，根据(1)得到图线的斜率将________．(选填“增大”“不变”或“减小”)．素养训练2某同学设计了如图所示装置探究向心力与质量、半径关系的实验．水平杆光滑，竖直杆与水平杆铰合在一起，互相垂直，绕过定滑轮的细线两端分别与物块和力传感器连接．(1)探究向心力与质量关系时，让物块1、2的质量不同，测出物块1、2的质量分别为m1、m2，保持____________________相同，转动竖直杆，测出不同转动角速度下两力传感器的示数F1、F2，测出多组F1、F2，作出F1F2图像，如果作出的图像是过原点的直线，且图像的斜率等于________，则表明在此实验过程中向心力与质量成正比．(2)探究向心力与半径关系时，让物块1、2的________相同，测出物块1和物块2到转轴的距离分别为r1、r2，转动竖直杆，测出不同转动角速度下两力传感器的示数F1、F2，测出多组F1、F2，作出F1F2图像，如果作出的图像是过原点的直线，且图像的斜率等于________，则表明在此实验过程中向心力与半径成正比．随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1．我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素．长槽横臂的挡板B 到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等．转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．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相对大小．则关于这个实验，下列说法正确的是()A．探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两轮塔半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处B．探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两轮塔半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处C．探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两轮塔半径不同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处D ．探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带套在两轮塔半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B 和挡板C 处2．如图是利用激光测定圆盘圆周运动的原理示意图，图中光源和接收器固定，圆盘绕固定轴匀速转动，圆盘边缘侧面有一小段涂有反光材料(侧面其他部分不反射光)．圆盘转动到图示位置时，接收器开始接收到反光涂层所反射的激光束，接收器第1次刚接收到激光束至第n ＋1次刚接收到激光束所用时间为T 0，每次接收激光束持续时间为t ，圆盘的直径为d ，圆周率用π表示．(计算结果用题中所给字母表示)(1)由实验可知，圆盘转动周期T ＝________．(2)圆盘边缘上的点的向心加速度大小a ＝________． (3)圆盘侧面反光涂层的长度l ＝________．3．某实验小组通过如图所示的装置验证向心力的表达式．滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F 的大小．滑块上固定一遮光片，宽度为d ，图示位置滑块正上方有一光电门固定在铁架台的横杆上．滑块旋转半径为R ，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F 和角速度ω的数据．(1)某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt ，则角速度ω＝________． (2)以F 为纵坐标，以________(填“Δt ”“1Δt ”“Δt 2”或“1Δt 2”)为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线，从而验证向心力大小与角速度的平方成正比；若所得图像的斜率为k ，则滑块的质量为________(用所测物理量k 、d 、R 表示)．第2课时探究向心力F 的大小与质量m 、角速度ω和半径r 之间的关系关键能力·合作探究探究点一【典例示范】例1 解析：(1)本实验采用的科学研究方法是控制变量法，A 正确．(2)因为两个小球的质量相等，运动半径相等，轮塔上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层时，它们的角速度不同，则可以探究向心力的大小与角速度的关系，C正确．答案：(1)A(2)C素养训练1解析：(1)本实验所用的研究方法是控制变量法，与验证牛顿第二定律的实验方法相同，B正确．(2)探究向心力和角速度的关系时，要保持质量和半径不变，即要将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C上；若将传动皮带套在两半径之比等于3∶1的轮盘上，因两轮盘边缘的线速度相同，则角速度之比为1∶3，则向心力之比为1∶9，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为1∶9，若仅改变皮带位置，通过对比皮带位置轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力F与角速度的平方成正比．(3)为了能探究向心力大小的各种影响因素，因为要研究角速度一定时向心力与质量或半径的关系，则左右两侧轮塔需要设置半径相同的轮盘．(4)实验中产生误差的原因有：弹簧测力筒的读数引起的误差．答案：(1)B(2)A C1∶9角速度的平方(3)需要(4)弹簧测力筒的读数引起的误差探究点二【典例示范】例2解析：(1)由公式F＝mω2r，所以Fω2图像的斜率为k＝mr，解得m＝kr.(2)若水平杆不光滑，一开始静摩擦力提供向心力，当静摩擦力达到最大值后，有F＋μmg ＝mω2r，可得F＝mω2r－μmg，Fω2图像的斜率为k＝mr，可知Fω2图线的斜率不变．答案：(1)kr(2)不变素养训练2解析：(1)探究向心力与质量关系时，让物块1、2的质量不同，保持物块到竖直轴的距离相同，转动竖直杆，测出不同转动角速度下两力传感器的示数F1、F2，测出多组F1、F2，作出F1F2图像，由F＝mrω2可知，F1F2＝m1m2，因此，如果作出的图像是过原点的直线，且图像的斜率等于m1m2，则表明在此实验过程中向心力与质量成正比．(2)探究向心力与半径关系时，让物块1、2的质量相同，测出物块1和物块2到转轴的距离分别为r1、r2，转动竖直杆，测出不同转动角速度下两力传感器的示数F1、F2，测出多组F1、F2，作出F1F2图像，由F＝mrω2可知，F1F2＝r1r2，如果作出的图像是过原点的直线，且图像的斜率等于r1r2，则表明在此实验过程中向心力与半径成正比．答案：(1)物块到竖直轴距离m1m2(2)质量r1r2随堂演练·自主检测1．解析：探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两轮塔半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处，A、B错误；探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两轮塔半径相同的轮盘上，将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C 处，C错误；探究向心力和半径的关系时，应将传动皮带套在两轮塔半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处，D正确．答案：D2．解析：(1)由实验可知，圆盘转动周期T＝T0n.(2)圆盘转动的角速度为ω＝2πT ＝2πnT0，圆盘边缘上的点的向心加速度大小为a＝rω2＝d 2(2πnT0)2＝2π2n2dT02.(3)由题意可得lπd＝tT，解得l＝πndtT0.答案：(1)T0n(2)2π2n2dT02(3)πndtT03．解析：(1)由题意可得，滑块过光电门的速度为v＝dΔt，则角速度为ω＝vR＝dR·Δt.(2)根据向心力公式可得F＝mω2R，代入解得F＝md2R(1Δt)2.由题意可知，斜率为k＝md2R，则滑块质量m＝kRd2.答案：(1)dΔtR (2)1Δt2kRd2。

高中物理必修二圆周运动的向心力及其应用

圆周运动的向心力及其应用【学习目标】1、理解向心力的特点及其来源2、理解匀速圆周运动的条件以及匀速圆周运动和变速圆周运动的区别3、能够熟练地运用力学的基本方法解决圆周运动问题5、理解外力所能提供的向心力和做圆周运动所需要的向心力之间的关系，以此为根据理解向心运动和离心运动。

【要点梳理】要点一、物体做匀速圆周运动的条件要点诠释：物体做匀速圆周运动的条件：具有一定速度的物体，在大小不变且方向总是与速度方向垂直的合外力的作用下做匀速圆周运动。

说明：从物体受到的合外力、初速度以及它们的方向关系上探讨物体的运动情况，是理解运动和力关系的基本方法。

要点二、关于向心力及其来源1、向心力要点诠释（1）向心力的定义：在圆周运动中，物体受到的合力在沿着半径方向上的分量叫做向心力.（2）向心力的作用：是改变线速度的方向产生向心加速度的原因。

（3）向心力的大小：22vF ma m mrrω===向向向心力的大小等于物体的质量和向心加速度的乘积；对于确定的物体，在半径一定的情况下，向心力的大小正比于线速度的平方，也正比于角速度的平方；线速度一定时，向心力反比于圆周运动的半径；角速度一定时，向心力正比于圆周运动的半径。

如果是匀速圆周运动则有：22222244vF ma m mr mr mr fr Tπωπ=====向向（4）向心力的方向：与速度方向垂直，沿半径指向圆心。

（5）关于向心力的说明：①向心力是按效果命名的，它不是某种性质的力；②匀速圆周运动中的向心力始终垂直于物体运动的速度方向，所以它只能改变物体的速度方向，不能改变速度的大小；③无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动，向心力总是变力，但是在匀速圆周运动中向心力的大小是不变的，仅方向不断变化。

2、向心力的来源要点诠释（1）向心力不是一种特殊的力。

重力(万有引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的合力或分力都可以作为向心力。

（2）匀速圆周运动的实例及对应的向心力的来源 (如表所示)：要点三、匀速圆周运动与变速圆周运动的区别1、从向心力看匀速圆周运动和变速圆周运动要点诠释：（1）匀速圆周运动的向心力大小不变，由物体所受到的合外力完全提供，换言之也就是说物体受到的合外力完全充当向心力的角色。

向心力—-高中物理必修第二册

)
答案:√
(3)向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小。(
)
解析:向心力时刻指向圆心,与速度方向始终垂直,故只改变速度方
向,不改变速度大小。
答案:√
必备知识
自我检测
(3)若要讨论向心力与角速度的关系,应控制质量、半径不变。
(2)物体做匀速圆周运动的条件:合外力大小不变,方向始终与线速度方向垂直且指向圆心。
小球所受的向心力突然变大
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。
荡秋千是小朋友很喜欢的游戏,当秋千由上向下荡时:
游客在匀速转动过程中处于平衡状态
根据牛顿第二定律有FT-mg=
【实验器材】向心力演示器、天平、质量不等的若干小球等。
来源:向心力是根据力的作用效果来命名的,它是由某个力或者几个力的合力提供的。
周运动
圆桶侧壁对木块的弹力提
供向心力,F 向=FN
示意图
探究一
探究二
探究三
探究四
随堂检测
变式训练1(2020浙江温州十五校联合体高一
上学期期末)如图所示是游乐园转盘游戏,游
客坐在匀速转动的水平转盘上,与转盘相对静
止,关于他们的受力情况和运动趋势,下列说
法中正确的是(
)
A.游客在匀速转动过程中处于平衡状态
割成许多很短的小段,每一小段可看作一小段
圆弧,研究质点在这一小段的运动时,可以采用
圆周运动的分析方法进行处理,如图所示。
必备知识
自我检测
1.正误辨析
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。(
)
解析:向心力的方向在任何时刻都指向圆心,故方向不断变化,所以
向心力一定是变力。
答案:×

教科版高一物理必修二课件：第二章匀速圆周运动2.2

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6 在电视上有一个“勇往直前”的节目,参加者要连续成功过几道障碍,先到达终点者获胜.其中有一种旋转障碍,要求参加者站在旋转的圆盘上,把球投入箱子里,假设参加者与圆盘间的动摩擦因数为 0.6,圆盘以 0.3r/s 的转速匀速转动,则参加者站在离圆盘的圆心多远的地方才能随圆盘一起转动?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取 10m/s2,π2 取 10) 解析:设参加者到圆心的最大距离为 r 时,恰好随圆盘一起匀速转动,此时,向心力恰好等于最大静摩擦力.
A.100m B.111m C.125m D.250m 解析:俯冲至最低点时,对飞行员有 N-mg=m��2,代入数据求得 r=125m. 答案:C
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1.理解向心力和向心加速度的概念. 2.能通过实验,探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系. 3.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力.
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向心力
向心加速度
定义
做圆周运动的物体需要受到方向始终指向圆心的合力
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高一物理《第二章第2节匀速圆周运动的向心力和向心加速度》课件

答案：B
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[例1]
一圆盘可绕通过圆盘中心O
且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上
放置一小木块A，它随圆盘一起做匀速
圆周运动，如图2－2－2所示，则关于
图2－2－2
木块A的受力，下列说法正确的是
(
)
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A．木块A受重力、支持力和向心力
B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，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，摩擦力的方向指向圆心 D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
定时，与角速度的平方成正比；在半径和角速度一定时，
与质量成正比。
(2)向心力的公式：
v2 m mω2r 或F＝ r 。 F＝
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[重点诠释]
1．向心力公式 v2 由向心力公式 F＝ma＝m ＝mω2r 可知，做匀速圆周运 r 动物体的向心力与物体的质量、线速度或角速度、半径有关系。当线速度一定时，向心力与半径成反比；当角速度一定时，向心力与半径成正比。
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解析：因为两轮的转动是通过皮带传动的，又皮带在传动过程中不打滑，故两轮边缘各点的线速度大小一定相等， v2 在大轮边缘上任取一点 Q，因为 R＞r，所以由 a＝ r 可知： aQ＜aM。再比较 Q、N 两点的向心加速度大小，因为 Q、N 是在同一轮上的两点，所以角速度 ω 相等，又因为 RQ>RN，则由 a＝ω2r 可知，aQ>aN。综上可见，aM＞aN。
答案：A
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[例3]
如图2－2－6所示，一个内壁光滑的圆锥形筒
的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相等
的小球A和B紧贴着筒的内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是 A．A球的线速度必定大于B球的线速度 B．A球的角速度必定小于B球的角速度 ( )

高中物理必修二第二章第二节第1课时探究影响向心力大小的因素

答案说法不正确.该同学受力分析的对象是自己的手，我们实验受力分析的对象是纸杯(包括水)，细绳对纸杯(包括水)的拉力提供纸杯(包括水) 做圆周运动的向心力，指向圆心.细绳对手的拉力与细绳对纸杯(包括水) 的拉力大小相等、方向相反，背离圆心.
三、定量研究影响向心力大小的因素
例4 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
中某几个力的合力
因为有了向心力，物体才做圆周运动，力是因，圆周运动是果，A 错误；物体做匀速圆周运动的向心力可以是某一个力，也可以是某几个力的合力，也可以是某一个力的分力，D正确，B错误；向心力的作用效果是改变速度方向，不改变速度的大小，C正确.
二、定性研究影响向心力大小的因素
例3 如图甲所示，某实验小组探究影响向心力大小的因素.用细绳系一纸杯 (杯中有30 mL的水)，将手举过头顶，使纸杯在水平面内做圆周运动.
例2 (多选)(2022·遵义市北师大附属高级中学高一月考)下列关于向心力的
说法中，正确的是
A.物体开始做圆周运动后，过一段时间后就会受到向心力
B.向心力与重力、弹力、摩擦力一样，是一种特定的力，它只有在物体
做圆周运动时才产生
√C.向心力只能改变物体运动的方向，不能改变物体运动的快慢 √D.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某一种力，也可能是这些力
Part 2
Part 1 明确原理提炼方法
一、向心力
1.定义：物体做匀速圆周运动时所受合外力的方向始终指向轨迹的圆心，这个指向圆心的合外力称为向心力. 2.方向：始终沿着半径指向圆心，总是与线速度方向垂直. 3.作用：只改变物体线速度的方向，不改变线速度的大小 . 4.向心力是根据力的作用效果命名的，它可以由某一个力提供，也可以由某一力的分力或某些力的合力提供.

2024-2025学年高中物理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教案1教科版必修2

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。
学生活动：
-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。
-参与课堂活动：积极参与小组讨论、数学计算等活动，体验向心力和向心加速度的计算方法。
-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。
教学方法/手段/资源：
-讲授法：通过详细讲解，帮助学生理解匀速圆周运动的向心力和向心加速度知识点。
-学生可以尝试自己设计一些关于匀速圆周运动的实验，如使用简单的器材验证向心力公式，通过实验探究来加深对知识点的理解。
-学生可以利用数学软件或应用程序，如几何画板或物理模拟软件，进行匀速圆周运动的模拟和绘图，通过实践活动来加深对向心力和向心加速度的理解。
-学生可以阅读一些关于匀速圆周运动在现实生活中的应用的科普文章，了解匀速圆周运动在科技和日常生活中的重要性。
3.实验器材：准备涉及实验所需的器材，如小车、细线、滑轮组、计时器、测量尺等，确保实验器材的完整性和安全性，以便于学生进行实验观察和数据测量。
4.教室布置：根据教学需要，布置教室环境，如设置分组讨论区，配备实验操作台、白板、投影仪等设备，以便于学生进行分组讨论和实验操作。
5.网络资源：确保教学过程中可以正常使用网络资源，如在线视频、教学平台等，以便于拓展学生的学习渠道和提供更多的学习资源。
-实践活动法：设计实践活动，让学生在实践中掌握向心力和向心加速度的计算方法。
-合作学习法：通过小组讨论等活动，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
作用与目的：
-帮助学生深入理解匀速圆周运动的向心力和向心加速度知识点，掌握其计算方法。
-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。
-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

教科版必修2《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》评课稿

教科版必修2《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》评课稿一、课程概述《匀速圆周运动的向心力和向心加速度》是教科版必修2中的一节物理课程，该课程主要讲解匀速圆周运动中的向心力和向心加速度的概念、计算方法以及相关公式的推导。

学习本课程有助于学生进一步理解物体在圆周运动中的力学特性，培养学生的观察能力和动手能力，为学生今后学习高级物理课程打下坚实的基础。

二、教学目标知识目标1.掌握匀速圆周运动的基本概念；2.理解向心力和向心加速度的定义；3.掌握向心力和向心加速度的计算方法；4.理解向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系。

能力目标1.能够分析物体在匀速圆周运动中的向心力和向心加速度的变化规律；2.能够运用所学知识解决简单的匀速圆周运动问题。

情感目标培养学生对物理学科的兴趣，激发学生学习物理的积极性，培养学生的观察和思考能力。

三、教学重点与难点教学重点1.向心力的计算方法；2.向心加速度的计算方法；3.向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系。

教学难点向心力和向心加速度的计算方法和推导过程较为抽象，学生需要透彻理解相关概念，掌握计算方法并能运用到具体问题中。

四、教学内容与方法教学内容1.向心力的定义与计算方法；2.向心加速度的定义与计算方法；3.向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系。

教学方法1.演示法：通过实例演示匀速圆周运动中向心力和向心加速度的计算方法；2.归纳法：结合具体例子，引导学生总结向心力和向心加速度与质量、半径和周期的关系；3.练习法：提供大量的练习题，让学生充分练习运用所学知识解决问题。

五、教学过程步骤一：导入通过提问的方式，引导学生回顾匀速圆周运动的基本概念和相关公式，准备进入今天的学习内容。

步骤二：向心力的定义和计算方法1.定义：向心力是物体在圆周运动中受到的指向圆心的力，它的大小与物体的质量、速度和半径有关。

2.公式：向心力的大小可以通过以下公式计算：向心力 Fc = m * v * v / r，其中 Fc表示向心力，m表示物体质量，v表示物体的速度，r表示物体所运动的半径。

2024-2025学年高中物理第二章圆周运动第2节向心力教案2粤教版必修2

4.课堂练习（10分钟）
指导学生完成教材上的习题，巩固所学知识。
5.总结与拓展（5分钟）
对本节课内容进行总结，引导学生思考向心力在科技领域的应用。
教学评价：
1.课后收集学生课堂练习，评估学生对向心力知识的掌握程度。
2.在下一节课开始时，进行课堂提问，检查学生对本节课内容的理解和记忆。
核心素养目标
1.物理观念：理解圆周运动中向心力的概念，掌握向心力与速度、半径的关系，形成完整的物理知识体系。
-导入新课：通过播放一辆汽车在弯道行驶的视频，引出向心力的概念，激发兴趣。
-讲解知识点：详细讲解向心力的定义、公式及其在圆周运动中的作用。
-组织课堂活动：设计小组讨论和实验，让学生通过测量不同半径和速度下的向心力，亲身体验向心力与圆周运动的关系。
-解答疑问：针对学生在讨论和实验中的疑问，及时解答。
学生活动：
-向心力的大小与物体的质量、速度和圆周半径有关。
-向心力随速度和半径的增大而增大。
3.向心力的大小计算
向心力的大小可以通过以下公式计算：
F = mv² / r
其中，F表示向心力，m表示物体的质量，v表示物体的速度，r表示圆周运动的半径。
4.向心力与圆周运动的关系
-向心力与圆周运动的速度：速度越快，向心力越大。
课堂小结部分，我们总结了向心力的概念、特点以及它和圆周运动的关系。我们学习了向心力的计算公式F = mv² / r，以及向心力与质量、速度、半径的关系。我们还了解了向心力在生活中的应用实例以及在科技领域的应用。通过实验探究，我们验证了向心力与质量、速度、半径的关系。最后，我们探讨了向心力与其他物理概念的联系。
课堂小结，当堂检测
本节课我们学习了向心力的概念、特点以及它和圆周运动的关系。向心力是指物体在做圆周运动时，指向圆心的那个力。它是使物体保持圆周运动的必要条件，由外界提供。向心力始终指向圆心，与物体的速度方向垂直。向心力的大小与物体的质量、速度和圆周半径有关。向心力随速度和半径的增大而增大。向心力的大小可以通过公式F = mv² / r计算，其中，F表示向心力，m表示物体的质量，v表示物体的速度，r表示圆周运动的半径。

高中物理第二章匀速圆周运动第2节匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件教科版必修

第 2节
匀速圆周运动的向心力和向心加速度
自主学习
课堂探究
达标测评
自主学习
(教师参考)
课前预习·感悟新知
目标导航
重点:向心力、向心加速度的分析及计算
难点:向心力的来源
情境链接如图所示,汽车正在匀速率转弯,小球正在绳子拉力作用下做匀速圆周运动,请思考: 1.它们分别受哪些力作用?其合力有什么作用?
C错;向心力与向心加速度的方向总是指向圆心,是时刻变化的,故D错.
规律方法
向心力的理解及与外力的关系
(1)向心力是按力的效果命名的,它不是某种确定的性质力,可以由某个性质力来提供,也可以由某个力的分力或几个力的合力来提供.
(2)对于匀速圆周运动,合外力提供物体做匀速圆周运动的向心力;对于非
匀速圆周运动,其合外力一般不指向圆心,它既要改变线速度的大小,又要改变线速度的方向,向心力仅是合外力的一个分力. (3)无论匀速圆周运动还是非匀速圆周运动,物体所受各力沿半径方向分力的矢量和提供向心力.
一、向心力 1.定义:物体做匀速圆周运动时受到的始终指向圆心 2.方向:始终指向圆心,总与速度方向垂直 . 3.效果:只改变速度的方向的合力.
,不改变速度的大小 . 4.来源:可以由弹力提供,也可以由其他性质的力提供;可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,还可以由一个力的分力提供. 想一想向心力就是物体受的力,这种说法对吗?

思考判断
1.匀速圆周运动的加速度方向是不变化的.(
2.匀速圆周运动是匀变速曲线运动.( 4.匀速圆周运动的合力提供向心力.( ) ) ) ) 3.根据公式a=ω 2r知加速度a与半径r成正比.( 5.向心力可以由重力或弹力等来充当,是效果力.(

教科版高中物理必修第二册第二章第2节匀速圆周运动的向心力和向心加速度

归纳：
如何寻找向心力？
讨论交流
用细绳连接一个软木塞，拉住绳的一端，让软木塞尽量做匀速圆周运动。分别改变转动的快慢、细绳的长短做几次实验.
思考：向心力的大小与哪些因素有关？
向心力的大小与m、r、 ω有关.
二、向心力的大小
方案一
【实验探究】探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系
⑴在小球质量m和旋转半径r不变的条件下，改变角速度ω，多次体验手的拉力；
2.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物
体一起运动，物体所受向心力是（B ）
A.重力 B.弹力
C.静摩擦力 D.滑动摩擦力
3.如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的２倍，A是大轮
边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O1 的距离等于小轮半径。转动时皮带不打滑，则A、B、C三点的角
4.作用效果: 只改变v的方向,不改变V的大小。为什么？
V
F
OO F
F
V
V
因为在运动方向上所受的合外力为0，这个方向上的加速度也为0，所以速度大小不变，只改变速度方向。
温故知新
①F合与v的夹角为锐角时,物体做加速运动； ②F合与v的夹角为钝角时,物体做减速运动； ③当合外力与速度的夹角始终为90°时,合外力只改变
⑵在小球质量m和角速度ω不变的条件下，改变旋转半径r，多次体验手的拉力；
⑶在旋转半径r和角速度ω不变的条件下，改变小球质量m，多次体验手的拉力；
【体验交流】
⑴角速度ω越大，手的拉力越大； ⑵旋转半径r越大，手的拉力越大； ⑶小球质量m越大，手的拉力越大。
方案二
【实验探究】探究向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系

2024-2025学年高中物理第二章圆周运动第2节向心力教案粤教版必修2

8. 物理学科核心素养的提升：
学生通过本节课的学习，对物理学科的核心素养有了更深入的理解。他们能够将物理知识与现实世界联系起来，用科学的方法解释自然现象，并展现出对物理学的兴趣和热情。
9. 学习兴趣的激发：
通过生动的案例、实验操作和小组讨论，学生的学习兴趣得到了极大的激发。他们对圆周运动和向心力的好奇心被充分调动，愿意主动探索物理学的未知领域。
在课堂展示环节，我发现学生们在表达能力上还有很大的提升空间。有些学生在台上展示时显得紧张，语言表达不够清晰。为了改善这一状况，我打算在课后组织一些口语表达训练，帮助学生提高自信，增强语言组织能力。
实验环节中，虽然学生们对实验操作表现出很高的热情，但我也注意到他们在实验数据记录和处理方面还不够严谨。今后，我会在实验前加强对实验步骤和注意事项的讲解，引导学生更加关注实验数据的准确性。
6. 实际问题解决能力的提高：
学生能够将向心力的知识应用于实际问题中，如分析过山车的设计、自行车转弯时的力学原理等。他们能够提出解决问题的方案，并进行合理的论证。
7. 团队合作与交流能力的培养：
在小组讨论和课堂展示中，学生的团队合作和交流能力得到了提升。他们能够有效地与小组成员沟通，共同完成任务，并在班级中进行清晰、有逻辑的展示。
- 收集并向学生展示一些生活中圆周运动的实例图片，如旋转木马、自行车轮等，以便学生将理论联系实际。
- 制作并向学生提供向心力与线速度、半径关系的图表，帮助学生观察、分析并总结规律。
- 准备一些典型例题和练习题，涵盖不同难度层次，以便进行课堂练习和课后巩固。
3. 实验器材：
- 准备实验所需的器材，如小车、绳子、质量块、滑轮、尺子、计时器、圆周运动轨道等，确保器材的完整性和安全性。
例题4：