向心力_1-课件

合集下载

第二节向心力1

第二章：圆周运动编制人:方剑良审核人:陈虹英第二节向心力（第1课时）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系，能运用向心力公式进行计算。

3、知道向心加速度及其公式，能运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。

自主学习学点一：感受向心力阅读课本33页“观察与思考”回答相关问题1、如课本33页图2-2-1，用绳拉着一个小钢球在光滑桌面上尽可能做匀速圆周运动。

对小球进行受力分析（1）小球受到哪些力，小球所受合外力由什么力提供？（2）减小旋转速度，手有什么感觉？（3）增大旋转半径，手有什么感觉？（4）如果松开绳子，会有什么现象发生？（5）小球受到的拉力有什么特点：拉力的方向变化吗？；拉力的方向总是指向；这个拉力改变了速度的。

学点二、认识向心力1、物体做匀速圆周运动就是因为受到与线速度方向、沿半径指向的合外力的作用。

由于该合外力的方向始终指向，故我们形象的称其为。

2、向心力作用：只改变速度的，不改变速度的。

3、有人说：小球在做匀速圆周运动时，受到了拉力，同时又受到了一个向心力。

这种说法对吗？向心力是根据力的命名的，是效果力。

向心力的宣言: “不要说哪个物体受到向心力,只能说谁来提供向心力,记清楚了”结论：向心力的来源可以是力，或由几个力的提供，或某一个力的提供。

学点三、探究与分析——向心力的大小实验与探究5、大小：F ＝________ ， F ＝________ .二、向心加速度1、定义：由向心力产生的指向________方向的加速度．2、大小：a ＝________，a ＝________.3、方向：与向心力方向________，始终指向________，时刻在改变。

要点透析一、对向心力的理解1、向心力的来源：向心力是根据力的作用效果命名的．可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，可以是某几个力的合力，也可以是某个力的分力．2、向心力的大小：3、对公式的理解：(1)向心力公式既适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运动．(2)向心力公式具有瞬时性，即式中各量对应同一时刻．(3)当m 、ω一定时，由F ＝mr ω2知F ∝r ；当m 、v 一定时F=mv 2/r 知F ∝1/rF ＝ma ＝m v 2r ＝mω2r ＝mv ω＝m (2πT )2r ＝m (2πn )2r第二章：圆周运动第二节向心力（第1课时）课堂检测一、下列关于向心力的说法中正确的是A ．物体由于做圆周运动而产生向心力B ．向心力不改变圆周运动物体速度的大小C ．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D ．做圆周运动的物体所受到的合外力一定是向心力2、关于向心加速度的意义，下列说法正确的是( )A ．它描述的是线速度大小变化的快慢B ．它描述的是线速度方向变化的快慢C ．它描述的是向心力变化的快慢D ．它描述的是角速度变化的快慢3、如图所示，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 受力情况是（）。

向心力1

6 向心力[先填空] 1．定义做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，是由于它受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力．2．公式：F n ＝m v 2r 和F n ＝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． 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．[再思考]如图5-6-1所示，细线下面悬挂一个钢球，用手带动钢球，使它在某个水平面内做圆周运动，组成一个圆锥摆．试分析其向心力来源．图5-6-1[后判断]1．做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力．( ) 2．向心力和重力、弹力一样，是性质力．( )3．向心力可以由重力或弹力等来充当，是效果力．( )[ 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：(1)合外力F 跟圆周相切的分力F t ，此分力产生切向加速度a t ，描述速度大小变化的快慢．(2)合外力F 指向圆心的分力F n ，此分力产生向心加速度a n ，向心加速度只改变速度的方向．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很短的小段，每一小段可看作一小段圆弧．圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径．这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理．[再思考]如图5-6-2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点吗？图5-6-2[后判断]1．圆周运动中指向圆心的合力等于向心力．( ) 2．圆周运动中，合外力等于向心力．( ) 3．向心力产生向心加速度．( )向心力的大小、方向和来源分层设问，破解疑难1．物体受到的力中的一个力可以作向心力吗？比如重力可以作向心力吗？2．根据公式F ＝m v 2r 和F ＝mω2r ，请判断向心力究竟与运动半径r 成正比还是成反比．自我总结，素能培养 1．向心力的作用效果由于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，只改变线速度的方向．2．大小F n ＝ma n ＝m v 2r ＝mω2r ＝mωv .对于匀速圆周运动，向心力大小始终不变，但对非匀速圆周运动(如用一根绳拴住小球绕固定圆心在竖直平面内做的圆周运动)，其向心力大小随速率v 的变化而变化，公式表述的只是瞬时值．3．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．4．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．几种常见的实例如下：如图5-6-3所示，小物体m 与圆盘保持相对静止，随盘一起做匀速圆周运动，则物体的受力情况是( )图5-6-3A．受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用B．摩擦力的方向始终指向圆心OC．重力和支持力是一对平衡力D．摩擦力是使物体做匀速圆周运动的向心力【思路点拨】(1)向心力是效果力，受力分析时不考虑向心力．(2)向心力的方向始终指向圆心．【解析】分析圆盘上小物体的受力情况竖直方向→处于平衡状态→受重力和支持力作用↕水平方向→随盘做圆周运动→摩擦力提供向心力【答案】BCD向心力与合外力的判断方法1．向心力是按力的作用效果来命名的，它不是某种确定性质的力，可以由某个力来提供，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，合外力提供物体做圆周运动的向心力，对于非匀速圆周运动，其合外力不指向圆心，它既要改变线速度大小，又要改变线速度方向，向心力是合外力的一个分力．3．无论是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量的矢量和为向心力．精选习题，落实强化1．有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”，杂技演员骑摩托车先在如图5-6-4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运动，这时使车子和人整体做匀速圆周运动的向心力是()图5-6-4A．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2．(多选)下列关于向心力的说法中正确的是()A．物体受到向心力的作用才可能做圆周运动B．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢匀速圆周运动的特点及解题方法分层设问，破解疑难1．物体受到怎样的力，才能做匀速圆周运动？2．匀速圆周运动的向心力是恒力吗？自我总结，素能培养1．质点做匀速圆周运动的条件合力的大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心．匀速圆周运动是仅速度的方向变化而速度大小不变的运动，所以只存在向心加速度，因此向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合力．2．匀速圆周运动的三个特点(1)线速度大小不变、方向时刻改变．(2)角速度、周期、频率都恒定不变．(3)向心加速度和向心力的大小都恒定不变，但方向时刻改变． 3．匀速圆周运动的性质(1)线速度大小不变而方向时刻改变，是变速运动，不是匀速运动． (2)加速度大小不变而方向时刻改变，是变加速曲线运动． 4．分析匀速圆周运动的步骤(1)明确研究对象，对研究对象进行受力分析，画出受力示意图． (2)将物体所受外力通过力的正交分解，分解到沿切线方向和沿半径方向． (3)列方程：沿半径方向满足F 合1＝mrω2＝m v 2r ＝4π2mrT2，沿切线方向F合2＝0.(4)解方程求出结果．1．在解决匀速圆周运动的过程中，要知道物体圆形轨道所在的平面，明确圆心和半径是解题的一个关键环节．2．列方程时要区分受到的力和物体做圆周运动所需的向心力，利用题目条件灵活运用向心力表达式．典例印证，思维深化质量分别为M 和m 的两个小球，分别用长2l 和l 的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，质量为M 和m 的小球的悬线与竖直方向夹角分别为α和β，如图5-6-5所示，则( )图5-6-5A ．cos α＝cos β2B ．cos α＝2cos βC ．tan α＝tan β2D ．tan α＝tan β【思路点拨】 (1)小球所受重力和拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力．(2)两球旋转时的角速度相同．【解析】对于球M ，受重力和绳子拉力作用，由两个力的合力提供向心力，如图．设它们转动的角速度是ω，由Mg tan α＝M ·2l sin α·ω2可得cos α＝g 2lω2.同理可得cos β＝g lω2，则cos α＝cos β2，所以选项A 正确．【答案】 A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关键． 2．分析清楚向心力的来源，明确向心力是由什么力充当的． 3．根据线速度、角速度的特点，选择合适的公式列式求解．精选习题，落实强化3．如图5-6-6所示，“旋转秋千”中的两个座椅A 、B 质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是( )图5-6-6A ．A 的速度比B 的大B ．A 与B 的向心加速度大小相等C ．悬挂A 、B 的缆绳与竖直方向的夹角相等D ．悬挂A 的缆绳所受的拉力比悬挂B 的小4．如图5-6-7所示，小球在半径为R 的光滑半球面内贴着内壁在水平面内做匀速圆周运动，小球与半球球心的连线与竖直方向的夹角为θ，求小球的周期T .(已知重力加速度为g )图5-6-7变速圆周运动和一般曲线运动的处理方法分层设问，破解疑难1．向心力公式F ＝m v 2r 或F ＝mω2r 对变速圆周运动成立吗？2．什么情况下质点做速度越来越大的圆周运动，什么情况下质点做速度越来越小的圆周运动？自我总结，素能培养 1．变速圆周运动(1)定义：速率大小发生变化的圆周运动．(2)受力特点：变速圆周运动中的合外力并不指向圆心，合力F 可以分解为互相垂直的两个力：径向方向分力和切线方向分力．(3)向心加速度、向心力公式：变速圆周运动中，某一点的向心加速度和向心力仍可用a n ＝v 2r ＝ω2r ，F n ＝m v 2r ＝mω2r 公式求解，只不过v 、ω都是指那一点的瞬时速度．2．一般曲线运动的处理方法：一段曲线运动轨迹可以分割成许多不同半径的极短一小段圆弧，这样一般曲线运动可以采用圆周运动的分析方法．典例印证，思维深化一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替．如图5-6-8甲所示，曲线上A 点的曲率圆定义为：通过A 点和曲线上紧邻A 点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A 点的曲率圆，其半径ρ叫做A 点的曲率半径．现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v 0抛出，如图5-6-8乙所示．则在其轨迹最高点P 处的曲率半径是( )甲乙图5-6-8A.v 2g B.v 20sin 2αg C.v 20cos 2αgD ．v 20cos 2αg sin α【思路点拨】 (1)斜上抛运动通常可以看成水平方向的匀速直线运动和竖直上抛运动．(2)物体在最高点只受重力，速度沿水平方向．【解析】物体做斜上抛运动，最高点速度即为斜上抛的水平速度v P ＝v 0cosα，最高点重力提供向心力mg ＝m v 2P ρ，由两式得ρ＝v 2P g ＝v 20cos 2αg .故C 正确．【答案】 C精选习题，落实强化5．(多选)如图5-6-9所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是()图5-6-9A．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6．如图5-6-10所示，某物体沿14光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点的过程中，物体的速率逐渐增大，则()图5-6-10A．物体的合力为零B．物体的合力大小不变，方向始终指向圆心OC．物体的合力就是向心力D．物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)圆周运动的临界问题处理圆周运动中的临界问题的分析一般都是先假设某物理量达到最大或最小的临界状态，进而建立方程求解．图5-6-11原长为L的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在竖直轴OO′上，小铁块放在水平圆盘上，若圆盘静止，把弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为5L/4.现将弹簧长度拉长到6L/5后，把小铁块放在圆盘上，在这种情况下，圆盘绕中心轴OO′以一定角速度匀速转动，如图5-6-11所示．已知小铁块的质量为m，为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的角速度ω最大不得超过多少？【思路点拨】(1)利用条件求出最大静摩擦力f max.(2)角速度最大时摩擦力f max和弹簧的拉力kx的合力提供向心力．【解析】以小铁块为研究对象，圆盘静止时：设铁块受到的最大静摩擦力为f max，由平衡条件得f max＝kL/4.圆盘转动的角速度ω最大时，铁块受到的摩擦力f max与弹簧的拉力kx的合力提供向心力，由牛顿第二定律得kx＋f max＝m(6L/5)ω2max又因为x＝L/5解以上三式得角速度的最大值ωmax＝3k/(8m).【答案】3k/(8m)[先看名师指津]确定临界条件本题的临界条件是：当ω足够大时，小铁块与圆盘间的静摩擦力增大到最大静摩擦力，由于静摩擦力是被动力，当外界条件发生改变时，静摩擦力的大小和方向随之改变．本题中，先根据条件确定最大静摩擦力，再根据临界状态确定弹簧弹力与最大静摩擦力的合力提供向心力．[再演练应用]如图5-6-12所示，细绳一端系着质量为M＝0.6 kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m＝0.3 kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2 m，并知M和水平面的最大静摩擦力为2 N，现使此平面绕中心轴转动，问角速度在什么范围内m会处于静止状态？(g取10 m/s2)图5-6-12小结课时作业(六)向心力[全员参与·基础练]1．(多选)如图5-6-13所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c沿半径指向圆心，a与c垂直，下列说法正确的是()图5-6-13A．当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向可能为a方向B．当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为b方向C．当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为c方向D ．当转盘减速转动时，P 受摩擦力方向可能为d 方向2．秋千的吊绳有些磨损．在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千( )A ．在下摆过程中B ．在上摆过程中C ．摆到最高点时D ．摆到最低点时3．(多选)如图5-6-14所示，长为L 的悬线固定在O 点，在O 点正下方有一钉子C ，OC 距离为L 2，把悬线另一端的小球m 拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的( )图5-6-14A ．线速度突然增大为原来的2倍B ．角速度突然增大为原来的2倍C ．向心加速度突然增大为原来的2倍D ．悬线拉力突然增大为原来的2倍4．(多选)一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A 和B 沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图5-6-15所示，A 的运动半径较大，则( )图5-6-15A ．A 球的角速度必小于B 球的角速度B ．A 球的线速度必小于B 球的线速度C ．A 球的运动周期必大于B 球的运动周期D ．A 球对筒壁的压力必大于B 球对筒壁的压力5．如图5-6-16所示，一根细线下端拴一个金属小球P，细线的上端固定在金属块Q上，Q放在带小孔的水平桌面上．小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)．现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出)，两次金属块Q都保持在桌面上静止．则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是()图5-6-16A．Q受到桌面的支持力变大B．Q受到桌面的静摩擦力变大C．小球P运动的角速度变大D．小球P运动的周期变大6．质量为m的木块从半球形的碗口下滑到碗底的过程中，如果由于摩擦力的作用，使得木块的速率不变，那么()A．下滑过程中木块的加速度为零B．下滑过程中木块所受合力大小不变C．下滑过程中木块所受合力为零D．下滑过程中木块所受的合力越来越大7．质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为ω，如图5-6-17所示，则杆的上端受到球对其作用力的大小为()图5-6-17A．mω2R B．m g2－ω4R2C．m g2＋ω4R2D．不能确定8．如图5-6-18所示，将完全相同的两小球A、B用长L＝0.8 m的细绳悬于以速度v＝4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球与小车的前、后壁接触，由于某种原因，小车突然停止，试求此时悬线的拉力之比．(g取10 m/s2)[超越自我·提升练]9．如图5-6-19所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略摩擦)，这时球受到的力是()A．重力和向心力B．重力和支持力C．重力、支持力和向心力D．重力10．有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图5-6-20所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘．转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动，当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ.不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系．图5-6-2011．如图所示，在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O 点为圆心．能正确表示雪橇受到的牵引力F 及摩擦力F f 的图是( )12．如图5-6-21所示，水平转盘上放有质量为m 的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r ，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：图5-6-21(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；(2)当角速度为 3μg 2r 时，绳子对物体拉力的大小．。

高中物理(新人教必修二)5.6《向心力》课件1

向
v2 (2)由牛顿第二定律得：mgtan α＝m r . 由几何关系得r＝Lsin α，所以，小球做匀速圆周运动的线速度大小为 v＝ gLtan α sin α. (3)小球运动的角速度大小 v gLtan α sin α ω＝ r ＝＝ Lsin α 2π 小球运动的周期T＝ ω ＝2π g ， Lcos α Lcos α g .
• 4．向心力的来源 • (1)向心力是按照力的效果命名的，使物体受指向圆心到的力均可称作向心合力力． • (2)匀速圆周运动中向心力可能是物体所受力的，也可能是某个力的分力．
• 二、实验验证 • 1 ．装置：细线下面悬挂一个钢球，用手带动钢球使它在某个水平面内做匀速圆周运动，组成一个圆锥摆且 θ 很小，如图所示．
• 第六节向心力
• 1．理解向心力的概念及其表达式的含义． • 2 ．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算． • 3 ．知道向心力是效果力，会在实际问题中分析向心力来源．
一、向心力 1．定义：做匀速圆周运动的物体受到合力． 2．方向：始终指向圆心．
指向圆心
的
v2 mr 3．公式：Fn＝或Fn＝ mω2r .
• •
长为 L 的细线，拴一质量为 m 的小球，一端固定于 O点．让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动 )，如图所示．当摆线L与竖直方向的夹角是α时，求： • (1)线的拉力F的大小及小球的向心力F向的大小； • (2)小球运动的线速度的大小； • (3)小球运动的角速度大小及周期．
• 例如：用一细线系一小球在竖直平面内做变速圆周运动，在向下加速运动过程的某一位置 A 和向上减速运动过程的某一位置 B ，小球的受力情况如图所示． • 比较可知，匀速圆周运动和变速圆周运动受力情况的不同是：匀速圆周运动中，合力全部用来提供向心力，合力指向圆心；变速圆周运动中，合力沿着半径方向的分量提供向心力，合力不一定指向圆心．

第1课时探究向心力大小的表达式

第2节向心力第1课时探究向心力大小的表达式【学习目标要求】 1.采用控制变量法“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”。

2.能分析归纳实验信息，形成与实验目的相关的结论。

3.能够通过实验器材的改进与创新探究向心力大小的影响因素。

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。

2.方向：始终沿着半径指向圆心。

3.作用：只改变速度的方向，不改变速度的大小。

4.向心力是根据力的作用效果命名的，它由某个力或者几个力的合力提供。

[想一想]做匀速圆周运动的物体，向心力的方向和速度方向之间有什么关系？向心力是恒力吗？答案向心力的方向与速度方向垂直；向心力的方向时刻变化，不是恒力。

二、向心力的大小1.感受向心力如图所示，绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体)，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动。

根据体验可知：(1)在沙袋质量一定的情况下，转动的越快，手受到拉力越大，向心力越大。

(2)在沙袋质量一定、转动速度与第(1)次近似相同的情况下，半径越大，手受到拉力越大，向心力越大。

(3)在(2)中若换用质量更大的沙袋，则会感觉到手受到的拉力变大，向心力变大。

2.探究向心力大小的表达式(1)实验仪器向心力演示器(2)实验思路采用控制变量法①在小球的质量和角速度不变的条件下，改变小球做圆周运动的半径。

②在小球的质量和圆周运动的半径不变的条件下，改变小球的角速度。

③换用不同质量的小球，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作。

(3)数据处理：分别作出F n－ω2、F n－r、F n－m的图像。

(4)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。

探究1定性探究影响向心力大小的因素【例1】(2020·山东邹城市一中高二月考)如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。

人教版高中物理必修二5.6《向心力》ppt课件1

v2 r
Fn = mω2r
向心力是不是一种新的性质力？即向心力是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照某种性质来命名的力？
v
Fn
O
v
Fn
Fn
v
向心力来源分析
FN Ff O
mg
Fn ＝Ff
F引 O
F合＝F引＝Fn
向心力来源分析
FN mg
O
Fn＝FN+ mg
FT
F合 G
Fn＝F合
1. 向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到的一个力；受力分析时, 不能多出一个向心力。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
2. 向心力的来源：物体所受的合力提供了物体做匀速圆周运动所需的向心力。（可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质力的合力）
F合＝Fn
几种常见的匀速圆周运动受力分析
转 FN
盘
F静
mg
F静
滚
O FN
筒
r
mg
几种常见的匀速圆周运动受力分析
O
圆
FT θ
锥
F合 O'
摆
mg
圆
FN
台
r
O
筒
F合
mg
例1. 小球做圆锥摆时，细绳长 L，与竖直方向成 θ 角，

第六章2第1课时实验探究向心力大小的表达式

2向心力第1课时实验：探究向心力大小的表达式[学习目标] 1.知道向心力的定义及作用，知道它是根据力的作用效果命名的(重点)。

2.通过实验体会向心力的存在，会设计相关实验，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，体会控制变量法在研究多个物理量关系中的应用(重难点)。

一、向心力的理解如图所示，用细绳拉着质量为m的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。

(1)小球受哪些力的作用？合力指向什么方向？(2)除以上力外，小球还受不受向心力？答案(1)小球受到重力、支持力和绳的拉力，合力等于绳的拉力，方向指向圆心。

(2)小球不受向心力，向心力是按力的作用效果命名的，绳的拉力提供向心力。

1．向心力的定义：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。

2．向心力的特点(1)向心力是矢量，方向始终指向圆心且与速度方向垂直，所以向心力是变力。

(2)做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，故向心力只改变线速度的方向。

(3)向心力是根据力的作用效果命名的，它是由某个力或者几个力的合力提供的。

(1)物体由于做圆周运动而产生了向心力。

(×)(2)对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力。

(×)(3)当物体受到的合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心时，物体做匀速圆周运动。

(√)(4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。

(√)(5)圆周运动中，合外力等于向心力。

(×)例1如图所示，一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动，则关于老鹰受力的说法正确的是()A．老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用B．老鹰受重力和空气对它的作用力C．老鹰受重力和向心力的作用D．老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用答案B解析老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动，受到重力和空气对它的作用力，合力提供向心力，向心力是效果力，不是老鹰另外受到的力，故B正确，A、C、D错误。

二、定性研究影响向心力大小的因素例2如图甲所示，某实验小组探究影响向心力大小的因素。

2022年人教版高中物理必修二第六章圆周运动第2节向心力第1课时向心力

第六章圆周运动2．向心力第1课时向心力【课标定向】1．通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。

2．能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。

【素养导引】1．理解向心力的概念及其特点、表达式。

(物理观念)2．通过比较，知道变速圆周运动的合力与向心力的大小与方向。

(科学思维) 3．利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。

(科学探究)一、向心力定义做匀速圆周运动的物体受到总指向圆心的合力方向始终沿着半径指向圆心特点只改变速度的方向效果力根据力的作用效果命名表达式F n ＝m v 2r＝m ω2r二、变速圆周运动和一般曲线运动 1．变速圆周运动合力的作用效果：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果：(1)跟圆周相切的分力F t ：与物体运动的方向平行，改变线速度的大小。

(2)指向圆心的分力F n ：与物体运动的方向垂直，改变线速度的方向。

2．一般曲线运动：(1)曲线运动：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动，如图所示。

(2)处理方法：将曲线分割成为许多很短的小段，这样，质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。

[思考] 如图为公路自行车比赛中运动员正在水平路面上做匀速圆周运动。

若将运动员与自行车看成整体，则运动员转弯时所需向心力的来源如何？所受的合力方向及作用效果是什么？提示：运动员转弯时所需向心力由重力、支持力和地面对车轮的摩擦力的合力提供。

合力指向圆心，充当向心力，改变速度的方向。

如图，一辆汽车正匀速通过一段弯道公路。

判断以下问题：1．汽车受到的合力为零。

( ×)2．汽车做圆周运动的向心力由汽车的牵引力提供。

( ×)3．汽车做圆周运动的向心力既可以改变汽车速度大小，也可以改变汽车速度方向。

( ×)一、向心力的理解及来源分析如图所示，飞机在空中水平面内做匀速圆周运动；滑冰运动员在水平面内做匀速圆周运动。

第25课时探究向心力大小的表达式2025届高考物理一轮复习课件

1
2
3
4
5
目录
高中总复习·物理
控制变量法（选填“等效
（1）本实验采用的主要实验方法为
替代法”或“控制变量法”）。在探究小球做圆周运动所需
向心力的大小F与运动半径r的关系时，把两个相同
质量
的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮
⁠
的
角速度相同，根据标尺上露出的红白相间等分标记，
整塔轮上的皮带，使两个小物体的角速度相同。探究向心力的大小
与半径的关系。
（3）换成质量不同的物体，分别使两物体的转动半径相同。调整塔
轮上的皮带，使两个小物体的角速度也相同。探究向心力的大小与
质量的关系。
（4）重复几次以上实验
目录
高中总复习·物理
数据记录与处理
1. 数据记录
（1）m、r一定
序号
1
2
3
测量细线拉力，利用牛顿第二定律写出F与v2的关系式，F-v2图
线与F轴交点的纵坐标表示钢球的重力大小。
目录
高中总复习·物理
解析：(2)画出F-v2的关系图像如图所示：
目录
高中总复习·物理
2
2
（3）根据F－mg＝m ，整理有F＝mg＋ v ，由上述式子，

结合图像可知，图像的纵截距为钢球的重力，即mg＝0.104
向心力的大小Fn与质量的关系，故得到的正确结果是做圆周运
动的物体在转动半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与
质量成正比。
目录
高中总复习·物理
（3）乙同学把两小球都换为钢球，且质量相等，如图乙所示，实验
中观察到标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力

单亲家庭如何维系向心力？_1

单亲家庭如何维系向心力？
俗话说：家和万事兴。

一个家庭的所有成员如果紧紧团结在一起，任何困难都将迎刃而解，而一个家庭的团结必须要找到一个核心，这个核心就是特定的价值系统。

通常随着孩子慢慢长大，家庭的核心会剩下夫妻两个人，如果是夫妻离异，更易饱受子女离开之苦。

很多单亲家长对维系子女的联系非常苦恼，没有爱人的陪伴，单亲家长总是要面对“一个人”的夕阳晚年，此情此感，自然非常凄凉。

传统的“孝心”说教效果并不理想，以下是巩固离异后一个单亲家庭的6种方法，有助于单亲家庭长久地保持着高度的凝聚力和向心力。

所有的家庭，特别是单亲家庭，都必须找到一个核心，让所有成员紧紧团结在一起。

一般来讲随着孩子慢慢长大，家庭的核心只剩下夫妻两个人，而现在，夫妻离异而导致了家庭巨变，不少单亲家长饱受子女离开之苦。

案例：
孙先生，55岁了，和妻子离异后，一个人带着女儿生活。

女儿
今年五一结婚了，婚后不久，就跟随老公去国外留学生活。

赵先生心里特别难过，女儿成家，让他备感孤独，他的生活非常孤独。

女儿出国后不久还经常打电话问候，现在，基本上不联系了，赵先生感到自己的生活一下子空空荡荡。

有很多单亲家长对维系和子女的联系非常苦恼，没有爱人的陪伴，单亲家长总是要面对“一个人”的夕阳晚年，此情此感，自然非常凄凉。

我们总是一味地强调子女的“孝心”，可是片面的道德说教的效
果总是不理想。

1。

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.

物理 2 向心力第1课时实验探究向心力大小的表达式-课件

向心力
第1课时
1
实验：探究向心力大小的表达式
物理观念科学思维
核心素养目标向心力及其特点、表达式。会测量、分析实验数据，获得实验结论。
科学探究
利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
2
[观图助学]
知识点一向心力
用一根结实的细绳拴住软木塞，细绳水平使软木塞在光滑桌面上做匀速圆周运动，软木塞受几个力的作用？方向如何？
12
影响向心力大小的因素比较多，应采用控制变量法进行研究。在让某个因素(如半径) 变化的同时，控制其他因素(如质量和角速度)不变，便于找出这个因素影响向心力大小变化的规律。然后依次分别研究其他的影响因素。
使用向心力演示仪时应注意 (1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。 (2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数。达到预定格数时，即保持转速均匀恒定。
18
核心要点二探究影响向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5 随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做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使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的等分格子多于右边，则下列说法正确的( )
16

高中新教材人教版物理课件必修第二册第六章圆周运动 2-向心力第1课时向心力

典型例题
【例题1】 (多选)下列关于向心力的说法正确的是(
)
A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小
C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力
D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
答案:BC
解析:物体因受向心力而做圆周运动,A错误。因向心力始终
2.物体做一般曲线运动时,在每段小圆弧处仍可按圆周运动
规律进行处理。
【变式训练3】一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段
都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同
半径的小圆弧来代替。如图甲所示,曲线上的A点的曲率圆定
义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情
况下,这个圆就叫作A点的曲率圆,其半径ρ叫作A点的曲率半
线的拉力提供向心力,Fn=FT
速圆周运动
物体随转盘做匀速
圆周运动,且相对转
盘静止
转盘对物体的静摩擦力提供
向心力,Fn=Ff
示意图
实例
小球在细线作用下,
在水平面内做圆周
运动
向心力
小球的重力和细线的拉力的
合力提供向心力,Fn=F 合
木块随圆桶绕轴线
圆桶侧壁对木块的弹力提供
做圆周运动
向心力,Fn=FN
示意图
合力可以分解为两个相互垂直的分力:
(1)跟圆周相切的分力Ft,只改变速度的大小。
(2)指向圆心的分力Fn,提供物体做圆周运动所需的向心力,
只改变速度的方向。
2.一般的曲线运动。
(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

1-2、向心力

。。。
2、向心力的大小结论】实验证明，向心力Ｆ【结论】实验证明，向心力Ｆ的大小跟ｍ、ｒ、ω都有关系，其关系为：大小跟ｍ、ｒ、ω都有关系，其关系为：
公式也适用于非 2 2 匀速圆周运动，匀速圆周运动， v 2π 推导 F = m = m r Ｖ指瞬时速度．指瞬时速度． r T
v = gr
3、水流星过最高点的情况、
临界速度为：临界速度为：当
v2 mg > m r
v = gr
即 < gr v
N G
r
水不能过最高点而洒出当
v2 mg < m r
即 > gr v
水能过最高点而不洒出，水能过最高点而不洒出，此时水的重力和杯对水的压力提供向心力。力和杯对水的压力提供向心力。
∴ N>mg 思考：速度不断增大时，思考：当速度不断增大时，会有什么现象？么现象？
3、水流星过最高点的情况、
v 当N=0时，是水恰好能过最时 =m r
F向=G+N2
N G
r
2
高点而水不流出的临界状态。高点而水不流出的临界状态。
v 此时重力提供向心力 mg = m r
临界速度为：临界速度为：
由图可知， sinθ，由图可知，r＝Lsinθ，代入 mgtanθ＝mrω2 mgtanθ＝得：gtanθ＝Lω2sinθ gtanθ＝由此可得θ 由此可得θ与ω的关系
由上式看出，ω越大cosθ 由上式看出，越大cosθ 越小，越大.θ .θ的变化越小，角θ越大.θ的变化范围是0 范围是0＜θ＜π／2．
向心力向心加速度生活中的向心力
感受向心力
课本P33观察和思考课本P33观察和思考 P33

新教材高中物理第六章圆周运动2.向心力第1课时实验：探究向心力大小的表达式课件新人教版必修第二册

，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 B．受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用 C．游客受到的静摩擦力方向沿半径方向指向圆心 D．游客相对于转盘的运动趋势与其运动方向相反
实验过程如下． (1)把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽上，使它们的运动半径相同，调整塔轮上的皮带的位置，探究向心力的大小与___转__速___的
关系，将实验数据记录在表格中． (2)保持两个小球质量不变，调整塔轮上皮带的位置，使与皮带相连
的左、右两轮半径r左____＝____r右(选填“>”“＝”或“<”)，保证两轮转速相同．增大长槽上小球的运动半径，探究向心力的大小与运动半径
Fn/N
0.70 1.35 1.90 2.42 3.10
ω2/(102 rad·s－1)2 2.3 4.6 6.6 8.3 10.7
(3)为了探究向心力大小与转动半径、质量的关系，还需要用到的实验器材有_刻__度__尺__、__天_平__．
解析：为了探究向心力大小跟转动半径、质量的关系，还需要用刻度尺测金属块的转动半径，用天平测量金属块的质量m.
【典例】例 1 (多选)下列关于向心力的说法正确的是( ) A．做匀速圆周运动的物体所受的合力提供向心力 B．匀速圆周运动的向心力是恒力 C．匀速圆周运动的向心力的大小一直在变化 D．向心力只改变物体速度的方向
答案：AD
解析：做匀速圆周运动的物体所受的合力提供向心力，其方向不断变化，但大小不变．向心力总与速度方向垂直，故向心力的作用效果只改变速度的方向．选项A、D正确．
(2)物理学中此种实验方法叫_控__制__变__量_法． (3)小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：“手腕发酸，感觉力的方向不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上的说法不一样．”你认为该同学的说法是否正确，为什么？