高一物理必修课件向心力
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例题三
结合动能定理和机械能守恒定律， 解析竖直平面内圆周运动中的能量 转化问题。
05
水平面内圆周运动问 题探讨
水平面内圆周运动特点
匀速圆周运动
物体在水平面内做匀速圆周运动 时，线速度大小不变，方向时刻
改变。
向心加速度
物体做匀速圆周运动时，加速度 始终指向圆心，称为向心加速度
。
向心力
物体做匀速圆周运动时，受到的 合力指向圆心，提供向心力。
典型例题解析
A. 小球的线速度突 然增大
C. 小球的向心力突然 增大
B. 小球的向心加速度 突然增大
典型例题解析
解析
当细线碰到钉子瞬间，小球的线速度大小不变，而半径减小，根据$a = frac{v^{2}}{r}$可知，向心加速度增大； 根据$F = mfrac{v^{2}}{r}$可知，向心力增大；根据牛顿第二定律可知，悬线的张力增大。故选项B、C、D正确 。
例题2
在水平地面上放一个重为20 N的物体，用2 N的水平拉力使物体在水平地面上保持匀速直线运动，则物体受到的 滑动摩擦力是( )
典型例题解析
A. 5 N B. 2 N C. 18 N D. 20 N
解析：物体在水平地面上做匀速直线运动，根据平衡条件可知，物体受到的滑动 摩擦力等于水平拉力，即$f = F = 2 N$。故选项B正确。
高一物理必修课件向心力
汇报人：XX 20XX-01-23
目 录
• 向心力基本概念 • 向心力公式及推导 • 物体做圆周运动条件分析 • 竖直平面内圆周运动问题探讨 • 水平面内圆周运动问题探讨 • 生活中的圆周运动现象举例
01
向心力基本概念
定义与性质
定义
物体做圆周运动时，沿半径指向 圆心方向的外力称为向心力。
物体所受的向心力大小为8N，方向始 终指向圆心。
解析
根据向心力公式F=mv²/r，代入已知 数值m=0.5kg，v=4m/s，r=1m， 计算得到F=8N。
03
物体做圆周运动条件 分析
物体受力情况分析
01
02
03
向心力的定义
物体做圆周运动时，指向 圆心的合外力，其方向始 终与线速度方向垂直。
向心力的来源
THANK YOU
临界状态讨论
绳子模型
当物体受到的拉力（或支持力）等于零时出现临界状态，此时向心力等于重力沿 半径方向的分力。
杆模型
当物体受到的支持力等于零时出现临界状态，此时向心力等于重力沿半径方向的 分力。若物体做圆周运动的速度较大时，杆对物体的作用力表现为拉力。
04
竖直平面内圆周运动 问题探讨
竖直平面内圆周运动特点
向心力来源
匀速圆周运动中的向心力可由重力、弹力、摩擦力等提供。例如，在竖直平面内的圆周运 动中，重力与弹力的合力提供向心力；在水平面内的圆周运动中，摩擦力或弹力的一个分 力提供向心力。
02
向心力公式及推导
向心力公式介绍
向心力公式是描述物体做匀速 圆周运动时，所受合力的大小 和方向的公式。
向心力公式为：F=mv²/r，其 中F为向心力，m为物体质量， v为物体运动速度，r为圆周半 径。
火车转弯时轨道设计原理
火车转弯的运动轨迹
火车在转弯时，其运动轨迹为一个圆弧，圆心位于轨道内侧。
向心力的来源
火车转弯时，轨道对车轮的侧向压力提供向心力，使火车能够沿 圆弧轨迹运动。
影响因素
火车的速度、轨道的半径和弧度、车轮与轨道之间的摩擦系数等 因素都会影响火车转弯时的向心力和稳定性。
航天器发射和回收过程简介
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。
向心力的效果
只改变速度的方向，不改 变速度的大小。
圆周运动条件判断
匀速圆周运动条件
合外力等于向心力，即合外力要指向轨道平面的中心。
非匀速圆周运动条件
合外力不等于向心力，即合外力的一个分力指向轨道平面的中心，另一个分力 沿轨道切线方向。
发射过程
在轨运行
航天器在发射时，通过火箭的推力克 服地球引力，逐渐加速并离开地球表 面。在发射过程中，航天器需要不断 调整其姿态和速度，以确保能够准确 地进入预定轨道。
一旦进入预定轨道，航天器将绕地球 运行。在轨运行期间，航天器需要进 行各种科学实验、观测任务或执行其 他任务。
回收过程
当航天器完成任务或需要返回地球时 ，它将启动返回程序。这通常包括减 速、调整姿态和重新进入地球大气层 等步骤。在重新进入大气层时，航天 器需要承受极高的温度和压力，因此 需要采取特殊的防护措施。最终，航 天器将通过降落伞或其他方式安全着 陆在指定地点。
Байду номын сангаас性质
向心力是一种效果力，即它的作 用产生向心加速度，改变速度的 方向。
向心力大小与方向
大小
F=mv²/r，其中m为物体质量，v为 物体速度，r为圆周半径。
方向
始终指向圆心，与物体运动方向垂直 。
匀速圆周运动中的向心力
匀速圆周运动定义
物体沿圆周运动，且线速度和角速度均保持不变。
向心力作用
在匀速圆周运动中，向心力使物体保持圆周运动轨迹，改变速度方向。
绳子拉力和摩擦力对运动影响
绳子拉力
当物体通过绳子连接在圆心时，绳子 拉力提供向心力，使物体保持圆周运 动。
摩擦力
在水平面内，物体受到的摩擦力会影 响其运动状态。当摩擦力足够大时， 可以阻止物体做圆周运动。
典型例题解析
• 例题1：一个质量为m的小球用长为L的细线悬挂于O点，在O点的正下方L/2处有一个钉子P，把细线沿水平方向拉直，无初 速度释放，当细线碰到钉子瞬间，下列说法正确的是( )
06
生活中的圆周运动现 象举例
汽车过拱桥问题分析
汽车过拱桥的运动轨迹
01
汽车通过拱桥时，其运动轨迹为一个圆弧，圆心位于桥拱的最
高点。
向心力的来源
02
汽车过拱桥时，重力与桥面的支持力的合力提供向心力，使汽
车能够沿圆弧轨迹运动。
影响因素
03
汽车的速度、桥面的半径和弧度等因素都会影响汽车过拱桥时
的向心力和稳定性。
运动轨迹
在竖直平面内，物体围绕 某一点做圆周运动，轨迹 为一个竖直的平面圆。
速度方向
物体在任意时刻的速度方 向沿着轨迹的切线方向。
加速度方向
向心加速度始终指向圆心 ，切向加速度与速度方向 相同或相反。
最高点和最低点受力分析
最高点
在最高点，物体受到重力和向心力的共同作用。若物体能够 顺利通过最高点，则重力提供向心力，物体对轨道的压力为 零；若物体不能通过最高点，则重力大于向心力，物体对轨 道有向下的压力。
向心力的方向始终指向圆心， 与物体运动方向垂直。
公式推导过程
01
物体做匀速圆周运动时，所受合 力提供向心力，根据牛顿第二定 律有：F=ma。
02
将a代入F=ma中，得到向心力公 式：F=mv²/r。
实例计算与解析
例题
结论
一个质量为0.5kg的物体在水平面上 做半径为1m的匀速圆周运动，线速度 为4m/s，求物体所受的向心力大小。
最低点
在最低点，物体受到重力和向心力的共同作用，同时受到轨 道向上的支持力。此时，向心力由重力和支持力的合力提供 。
典型例题解析
例题一
解析竖直平面内圆周运动的基本 概念和特点，包括运动轨迹、速
度方向和加速度方向等。
例题二
针对最高点和最低点的受力分析， 通过具体数值计算，求解物体在最 高点和最低点对轨道的压力。
结合动能定理和机械能守恒定律， 解析竖直平面内圆周运动中的能量 转化问题。
05
水平面内圆周运动问 题探讨
水平面内圆周运动特点
匀速圆周运动
物体在水平面内做匀速圆周运动 时，线速度大小不变，方向时刻
改变。
向心加速度
物体做匀速圆周运动时，加速度 始终指向圆心，称为向心加速度
。
向心力
物体做匀速圆周运动时，受到的 合力指向圆心，提供向心力。
典型例题解析
A. 小球的线速度突 然增大
C. 小球的向心力突然 增大
B. 小球的向心加速度 突然增大
典型例题解析
解析
当细线碰到钉子瞬间，小球的线速度大小不变，而半径减小，根据$a = frac{v^{2}}{r}$可知，向心加速度增大； 根据$F = mfrac{v^{2}}{r}$可知，向心力增大；根据牛顿第二定律可知，悬线的张力增大。故选项B、C、D正确 。
例题2
在水平地面上放一个重为20 N的物体，用2 N的水平拉力使物体在水平地面上保持匀速直线运动，则物体受到的 滑动摩擦力是( )
典型例题解析
A. 5 N B. 2 N C. 18 N D. 20 N
解析：物体在水平地面上做匀速直线运动，根据平衡条件可知，物体受到的滑动 摩擦力等于水平拉力，即$f = F = 2 N$。故选项B正确。
高一物理必修课件向心力
汇报人：XX 20XX-01-23
目 录
• 向心力基本概念 • 向心力公式及推导 • 物体做圆周运动条件分析 • 竖直平面内圆周运动问题探讨 • 水平面内圆周运动问题探讨 • 生活中的圆周运动现象举例
01
向心力基本概念
定义与性质
定义
物体做圆周运动时，沿半径指向 圆心方向的外力称为向心力。
物体所受的向心力大小为8N，方向始 终指向圆心。
解析
根据向心力公式F=mv²/r，代入已知 数值m=0.5kg，v=4m/s，r=1m， 计算得到F=8N。
03
物体做圆周运动条件 分析
物体受力情况分析
01
02
03
向心力的定义
物体做圆周运动时，指向 圆心的合外力，其方向始 终与线速度方向垂直。
向心力的来源
THANK YOU
临界状态讨论
绳子模型
当物体受到的拉力（或支持力）等于零时出现临界状态，此时向心力等于重力沿 半径方向的分力。
杆模型
当物体受到的支持力等于零时出现临界状态，此时向心力等于重力沿半径方向的 分力。若物体做圆周运动的速度较大时，杆对物体的作用力表现为拉力。
04
竖直平面内圆周运动 问题探讨
竖直平面内圆周运动特点
向心力来源
匀速圆周运动中的向心力可由重力、弹力、摩擦力等提供。例如，在竖直平面内的圆周运 动中，重力与弹力的合力提供向心力；在水平面内的圆周运动中，摩擦力或弹力的一个分 力提供向心力。
02
向心力公式及推导
向心力公式介绍
向心力公式是描述物体做匀速 圆周运动时，所受合力的大小 和方向的公式。
向心力公式为：F=mv²/r，其 中F为向心力，m为物体质量， v为物体运动速度，r为圆周半 径。
火车转弯时轨道设计原理
火车转弯的运动轨迹
火车在转弯时，其运动轨迹为一个圆弧，圆心位于轨道内侧。
向心力的来源
火车转弯时，轨道对车轮的侧向压力提供向心力，使火车能够沿 圆弧轨迹运动。
影响因素
火车的速度、轨道的半径和弧度、车轮与轨道之间的摩擦系数等 因素都会影响火车转弯时的向心力和稳定性。
航天器发射和回收过程简介
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。
向心力的效果
只改变速度的方向，不改 变速度的大小。
圆周运动条件判断
匀速圆周运动条件
合外力等于向心力，即合外力要指向轨道平面的中心。
非匀速圆周运动条件
合外力不等于向心力，即合外力的一个分力指向轨道平面的中心，另一个分力 沿轨道切线方向。
发射过程
在轨运行
航天器在发射时，通过火箭的推力克 服地球引力，逐渐加速并离开地球表 面。在发射过程中，航天器需要不断 调整其姿态和速度，以确保能够准确 地进入预定轨道。
一旦进入预定轨道，航天器将绕地球 运行。在轨运行期间，航天器需要进 行各种科学实验、观测任务或执行其 他任务。
回收过程
当航天器完成任务或需要返回地球时 ，它将启动返回程序。这通常包括减 速、调整姿态和重新进入地球大气层 等步骤。在重新进入大气层时，航天 器需要承受极高的温度和压力，因此 需要采取特殊的防护措施。最终，航 天器将通过降落伞或其他方式安全着 陆在指定地点。
Байду номын сангаас性质
向心力是一种效果力，即它的作 用产生向心加速度，改变速度的 方向。
向心力大小与方向
大小
F=mv²/r，其中m为物体质量，v为 物体速度，r为圆周半径。
方向
始终指向圆心，与物体运动方向垂直 。
匀速圆周运动中的向心力
匀速圆周运动定义
物体沿圆周运动，且线速度和角速度均保持不变。
向心力作用
在匀速圆周运动中，向心力使物体保持圆周运动轨迹，改变速度方向。
绳子拉力和摩擦力对运动影响
绳子拉力
当物体通过绳子连接在圆心时，绳子 拉力提供向心力，使物体保持圆周运 动。
摩擦力
在水平面内，物体受到的摩擦力会影 响其运动状态。当摩擦力足够大时， 可以阻止物体做圆周运动。
典型例题解析
• 例题1：一个质量为m的小球用长为L的细线悬挂于O点，在O点的正下方L/2处有一个钉子P，把细线沿水平方向拉直，无初 速度释放，当细线碰到钉子瞬间，下列说法正确的是( )
06
生活中的圆周运动现 象举例
汽车过拱桥问题分析
汽车过拱桥的运动轨迹
01
汽车通过拱桥时，其运动轨迹为一个圆弧，圆心位于桥拱的最
高点。
向心力的来源
02
汽车过拱桥时，重力与桥面的支持力的合力提供向心力，使汽
车能够沿圆弧轨迹运动。
影响因素
03
汽车的速度、桥面的半径和弧度等因素都会影响汽车过拱桥时
的向心力和稳定性。
运动轨迹
在竖直平面内，物体围绕 某一点做圆周运动，轨迹 为一个竖直的平面圆。
速度方向
物体在任意时刻的速度方 向沿着轨迹的切线方向。
加速度方向
向心加速度始终指向圆心 ，切向加速度与速度方向 相同或相反。
最高点和最低点受力分析
最高点
在最高点，物体受到重力和向心力的共同作用。若物体能够 顺利通过最高点，则重力提供向心力，物体对轨道的压力为 零；若物体不能通过最高点，则重力大于向心力，物体对轨 道有向下的压力。
向心力的方向始终指向圆心， 与物体运动方向垂直。
公式推导过程
01
物体做匀速圆周运动时，所受合 力提供向心力，根据牛顿第二定 律有：F=ma。
02
将a代入F=ma中，得到向心力公 式：F=mv²/r。
实例计算与解析
例题
结论
一个质量为0.5kg的物体在水平面上 做半径为1m的匀速圆周运动，线速度 为4m/s，求物体所受的向心力大小。
最低点
在最低点，物体受到重力和向心力的共同作用，同时受到轨 道向上的支持力。此时，向心力由重力和支持力的合力提供 。
典型例题解析
例题一
解析竖直平面内圆周运动的基本 概念和特点，包括运动轨迹、速
度方向和加速度方向等。
例题二
针对最高点和最低点的受力分析， 通过具体数值计算，求解物体在最 高点和最低点对轨道的压力。