高中物理第五章曲线运动6向心力课件高一物理课件_1

第十七页，共三十七页。
知识点一
知识点二
知识点三
知识归纳
1.匀速圆周运动的特点
线速度大小不变,方向时刻改变;角速度、周期、频率都恒定不变;向心
加速度和向心力大小都恒定不变,但方向时刻改变。
2.匀速圆周运动的性质
(1)线速度仅大小不变而方向时刻改变,是变速运动。
(2)向心加速度仅大小恒定而方向时刻改变,是非匀变速曲线运动。
4.效果力:向心力是根据力的作用效果来命名的,凡是产生向心加速度的力,
不管属于哪种性质,都是向心力。
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二、变速圆周运动和一般的曲线运动
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:
小?
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知识点一
知识点二
知识点三
要点提示(1)飞机受到重力和空气对飞机的作用力,二者的合力提供向心力;
小球受筒壁的弹力和重力作用,二者的合力提供向心力。
(2)计算飞机和小球的速度(sùdù)需要知道它们做圆周运动的半径、所受
的合力以及它们的质量。
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答案:14 N
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知识点一
知识点二
知识点三
知识点三 变速圆周运动和一般的曲线运动
问题导引
如图所示,荡秋千是小朋友很喜欢的游戏,当秋千由上向下荡时,
(1)此时小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动?
(2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂(xuánguà)点吗?运动过程中,公式
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知识点一
知识点二
知识点三
点拨(diǎn bo)以女运动员为研究对象,受到重力和男运动员对她的拉力作用,
这两个力的合力提供向心力,其做圆周运动的平面在水平面内。根据牛顿第二定
律求解。
解析:设男运动员对女运动员的拉力大小为F,女运动员受力如图所示,
则Fcos θ=mg
Fsin θ=mω2r
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
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知识点一
知识点二
知识点三
解析(jiě xī):由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度,所以,它在竖直方
向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动,其
所需向心力由静摩擦力提供,且静摩擦力的方向指向圆心O。
圆桶侧壁对木块的弹力
提供向心力,F 向 =F N
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示意图
知识点一
知识点二
知识点三
变式训练1有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁(fēi chē zǒu bì)”,杂技演员骑摩托
车先在如图所示的大型圆筒底部做速度较小、半径较小的圆周运动,通过逐
步加速,圆周运动的半径逐步增大,最后能以较大的速度在竖直的壁上做匀速圆周
能说物体还受一个向心力的作用,向心力可以是某一种性质力,也可以是几个性
质力的合力或某一性质力的分力。
3.向心力公式
适用吗?
2
是由匀速圆周运动中得出的,在变速圆周运动中能
2
Fn=m =mω r
答案:变速圆周运动中,某一点的向心力可用
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2求解。
、Fn=mrω
2
2
Fn=m =mω2r

还适用吗?
要点提示(1)小朋友做的是变速圆周运动。
(2)小朋友荡到最低点时,绳子拉力与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
=mω2r仍然适用。 2

Fn =m
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知识点一
知识点二
知识点三
知识归纳
1.变速圆周运动
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知识点一
知识点二
知识点二
知识点三
匀速圆周运动的特点及解题方法
问题导引
如图所示,飞机在空中水平面内做匀速圆周运动;在光滑(guāng huá)漏斗内壁上,
小球做匀速圆周运动。试分析:
(1)飞机和小球受到哪些力的作用?它们的向心力由什么力提供?
(2)若知道飞机和小球做圆周运动的半径,如何求得飞机和小球运动的速度大
6.向心力
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核心素养培养目标
核心素养形成脉络
1.理解向心力的概念,知道
向心力是根据力的作用效
果命名的。
2.掌握向心力的表达式,并
会分析计算实际情景中的
向心力。
3.知道变速圆周运动中向
心力是合外力的一个分
力,知道合外力的作用效
果。
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第二页，共三十七页。
(3)匀速圆周运动具有周期性,即每经过一个周期物体都要重新回到原来
(yuánlái)的位置,其运动状态(如v、a大小及方向)也要重复原来的情况。
(4)做匀速圆周运动的物体所受外力的合力大小恒定,方向总是沿半径指
向圆心。
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知识点二
知识点三
3.匀速圆周运动问题(wèntí)的解题步骤
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知识点二
知识点三
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极短的小段,每一小段的运动都可看
2
摩擦力的大小为 F=man=m ,方向指向圆心。

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知识点二
知识点三
知识归纳
2
2 r=mωv=m 2π 2 r。
.向心力的大小:F
=ma
=m
=mω
1
n
n


2.向心力的方向
无论是否为匀速圆周运动,其向心力总是沿着半径指向圆心,方向时刻改
变,故向心力是变力。
3.根据线速度、角速度的特点,选择(xuǎnzé)合适的公式列式求解。
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知识点三
变式训练2
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(dàodá)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
取10 m/s2,求小球在最低点时对绳的拉力的大小。
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知识点二
知识点三
解析:
小球在最低点时做圆周运动的向心力由重力mg和绳的拉力FT提供(如图所示)
根据牛顿第二定律有
2
解得
FT=14 N
FT-mg=m

由牛顿第三定律知,小球在最低点时对绳的拉力大小(dàxiǎo)为14 N。
自我(zìwǒ)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
(yīdìng)是变力。
答案:×
(2)向心力可以由重力或弹力等来充当,是效果力。(
)
答案:√
(3)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。(
)
答案:√
(4)圆周运动中,合外力等于向心力。(
精彩场面,观众有时会看到女运动员被男运动员拉着离开冰面在空中做水平方向的匀
速圆周运动。若女运动员做圆锥摆运动时和竖直方向的夹角约为θ,女运动员的质量
为m,转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径为r,求:
(1)男运动员对女运动员的拉力(lālì)大小。
(2)男运动员转动的角速度。
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(1)受力特点:变速圆周运动中合外力不指向圆心,合力(hélì)F产生改变速度大
小和方向两个作用效果。即
(2)向心加速度、向心力公式仍适用:某一点的向心加速度和向
心力仍可用
2
2
2
an = =ω r,F n =m =mω2 r
公式求解,只不过 v、ω 都是指
那一点的瞬时速度。
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运动,这时使车子和人整体做匀速圆周运动的向心力是(
)
A.圆筒壁对车的静摩擦力
B.筒壁对车的弹力
C.摩托车本身的动力
D.重力和摩擦力的合力
解析:在竖直的壁上的摩托车只受三个力作用,其中竖直方向上重力与摩擦力是一
对平衡力,水平方向上筒壁对车的弹力提供了车子和人整体做匀速圆周运
动的向心力,选项B正确。
答案:B

解得 F=cos
ω=
tan
。


答案:(1)cos (2)
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tan

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知识点二
知识点三
规律方法 匀速圆周运动解题策略
1.知道物体做圆周运动轨道所在的平面,明确圆心和半径是解题的一个关键环节。
2.分清向心力的来源,明确向心力是由什么力提供的。
运动,且相对转盘静止
线的拉力提供向心力,F
=F T
转盘对物体的静摩擦力
提供向心力,F 向 =F f
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示意图
向
知识点一
知识点二
知识点三
实 例
向心力
小球在细线作用下,在水
平面内做圆周运动
重力和细线的拉力的合
力提供向心力,F 向 =F 合
木块随圆桶绕轴线做圆
周运动
如图所示,一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘
上放一小木块A,它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动,则关于木块A的受力,
下列说法正确的是(
)
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(jìnɡ mó cā lì),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
答案:C
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知识点一
知识点二
知识点三
规律方法 分析向心力来源的几种典型(diǎnxíng)实例
实 例
向心力
用细线拴住的小球在竖
直面内转动至最高点时
绳子的拉力和重力的合
力提供向心力,F 向 =F T+G
用细线拴住小球在光滑
水平面内做匀速圆周运
动
物体随转盘做匀速圆周
(1)定义:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。
(2)处理方法:一般的曲线运动中,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,研究质点(zhìdiǎn)在这一小段的运动时,可以采用圆周运动
的处理方法进行处理,如图所示。
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第五页，共三十七页。
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第十九页，共三十七页。
知识点一
知识点二
知识点三
画龙点睛 解决匀速圆周运动问题一定(yīdìng)先进行受力分析,物体所受的合外力
一定指向圆心,明确物体圆周运动轨道所在的平面,找到圆心和半径。
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第二十页，共三十七页。
知识点一
知识点二
知识点三
典例剖析
【例2】 如图所示,双人花样滑冰运动中男运动员拉着女运动员做圆锥摆运动的
(1)合外力F跟圆周(yuánzhōu)相切的分力Ft,此分力产生切向加速度at,描述速
度大小变化的快慢。
(2)合外力F指向圆心的分力Fn,此分力产生向心加速度an,向心加速度只改变速
度的方向。
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2.一般的曲线运动的处理方法
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自我(zìwǒ)检
测
一、向心力
1.定义:做匀速圆周运动的物体(wùtǐ)具有向心加速度,是由于它受到了指向
圆心的合力,这个合力叫做向心力。可理解为做圆周运动物体所受外力沿半
径方向上的合力。
2
2.公式:Fn= 和 Fn=mrω2。
3.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。
向垂直
且指向圆心。
画龙点睛(huà
lóng diǎn jīng)
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。
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知识点一
知识点二
知识点三
典例剖析
【例1】
3.向心力的作用效果——改变线速度的方向。由于(yóuyú)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。
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知识点二
知识点三
4.向心力来源分析
(1)向心力是根据力的作用效果命名的,它可以由重力、弹力、摩擦力等各种
性质的力提供,也可以由它们的合力提供,还可以由某个力的分力提供。
)
解析:只有在匀速圆周运动中合外力才等于向心力。
答案:×
(5)向心力产生向心加速度。(
)
12/10/2021
答案:√
第六页，共三十七页。
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测
2.在对物体进行受力分析(fēnxī)时,能否说物体除了受其他力之外还受一个
向心力的作用?
答案:不能。向心力是根据力的效果命名的,不是性质力。在分析物体受力时,不

Fn=m
知识点一
知识点二
知识点一
知识点三
对向心力的理解
问题导引
如图所示,汽车正在水平路面上匀速率转弯,若汽车的线速度为v,运动半径
为r,则汽车的向心加速度是多少?是什么(shén me)力产生的加速度?该力的大小、
方向如何?
2
要点提示向心加速度 an = ,产生加速度的是汽车所受的摩擦力。