人教版必修第二册 6.2 向心力 课件(68张)
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阅读教材第 27～28 页“向心力”部分． 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向 圆心．这个指向圆心的力就叫作向心力(contripetal force)． 2．方向：始终是沿着 半径指向圆心． 3．来源：(1)向心力是根据力的作用 效果命名的． (2)向心力是某个力或者几个力的合力提供的． 例如，在教材 27 页“问题”所说的空中飞椅项目中， 飞椅与人一起做圆周运动的向心力 Fn 则是由绳子斜向上 方的拉力 F 和所受重力 G 的合力提供的．
(4)总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，
向心力大小与_A__B_C____有关．
A．半径
B．质量
C．周期
D．线速度的方向
【解析】 (1)根据 F＝mω2r 知，操作 2 与操作 1 相比，操 作 2 的半径大，沙袋的质量和角速度相等，知拉力较大的是操作 2.(2)根据 F＝mω2r 知，操作 3 与操作 1 相比，操作 3 沙袋的角 速度较大，半径和质量相等，操作 3 的拉力较大．(3)操作 4 和 操作 1 比较，半径和角速度相等，沙袋质量变大，根据 F＝mω2 r 知，操作 4 的拉力大．(4)由以上四次操作，可知向心力的大小 与质量、半径、角速度有关，故选 A、B、C.
学习任务一 探究向心力的大小 【例 1】 控制变量法是物理实验探究的基本方法之一．如 图是用控制变量法探究向心力大小与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间关系的实验情境图，其中：
(1)探究向心力大小与质量 m 之间关系的是图__丙______； (2)探究向心力大小与角速度 ω 之间关系的是图__甲______．
2L 处打另一个绳结 B.请一位同学帮助用秒表计时．如图乙 所示，做了四次体验性操作．
操作 1：手握绳结 A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动， 每秒运动 1 周，体验此时绳子拉力的大小．
操作 2：手握绳结 B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动， 每秒运动 1 周，体验此时绳子拉力的大小．
操作 3：手握绳结 A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动， 每秒运动 2 周，体验此时绳子拉力的大小．
【解析】 探究向心力大小与质量 m 之间的关系保证角速 度相同，而质量不同，所以是图丙．探究向心力大小与角速度 ω 之间的关系，保证质量相同，而角速度不同，所以是图甲．
【例 2】 [2019·哈尔滨三中高一联考]为了探究物体做匀速 圆周运动时，向心力与哪些因素有关，某同学进行了如下实验：
如图甲所示，绳子的一端拴一个沙袋，绳上离沙袋 L 处打一个绳 结A
1．变速圆周运动的合力 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 Ft：产生切向加速度，此加速度描述
线速度大小 变化的快慢． (2)指向圆心的分力 Fn：产生 向心 加速度，此加速度描述速
度 方向 改变的快慢．
2．一般的曲线运动的处理方法 (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 ，研究质点在这一小段
变式训练 1 [2019·福建南平高一期末]如图所示，图甲为“向 心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图．图 中 A、B 槽分别与 a、b 轮同轴固定，且 a、b 轮半径相同．a、b 两轮在皮带的传动下匀速转动．
2.向心力
知识导图
核心素养 物理观念：向心力的概念． 科学思维：应用牛顿第二定律推导向心力公式，会计算简单 情境中的向心力． 科学探究：(1)探究向心力大小的表达式． (2)圆周运动中合外力与向心力的区别及其作用效果． 科学态度与责任：圆周运动中向心力作用效果在实际问题中 的应用.
知识点一 向心力
知识点二 向心力的大小 阅读教材第 28～29 页“向心力的大小”部分． 1．实验：探究向心力大小的表达式 (1)实验原理： 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 比值．
操作 4：手握绳结 A，沙袋的质量增大到原来的 2 倍，使沙 袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动 1 周，体验此时绳子拉 力的大小．
(1)操作 2 与操作 1 中，体验到绳子拉力较大的是_操__作___2__；
(2)操作 3 与操作 1 中，体验到绳子拉力较大的是_操__作___3__；
(3)操作 4 与操作 1 中，体验到绳子拉力较大的是_操__作___4__；
的运动时，可以采用圆周运动的处理方法进行处理．
【Βιβλιοθήκη Baidu识辨析】
(1)物体做圆周运动的速度越大，向心力一定越大．( × ) (2)做匀速圆周运动的物体所受合力不变．( × )
(3)随水平圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力作
用．( × ) (4)可以用公式 a＝vr2求变速圆周运动中的向心加速度．( √ )
点透：向心力可以由重力、弹力、摩擦力等某个力提供，也 可以由它们的合力或某个力的分力提供．
控制变量法 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．
(3)实验结果： ①在质量和角速度一定时，与半径成正比；
②在质量和半径一定时，与角速度的平方成正比； ③在半径和角速度一定时，与质量成正比．
2．表达式 (1)Fn＝ mω2r
mv2 (2)Fn＝ r
生活链接：
知识点三 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
阅读教材第 29～30 页“变速圆周运动和一 般曲线运动的受力特点”部分，回答下列问题．
(2)实验过程： ①保持 ω 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与 质量 m 之间的关系(如图 2 所示)，记录实验数据． ②保持 m 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与 角速度 ω 之间的关系(如图 3 所示)，记录实验数据． ③保持 ω 和 m 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与 半径 r 之间的关系(如图 4 所示)，记录实验数据．
(4)总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，
向心力大小与_A__B_C____有关．
A．半径
B．质量
C．周期
D．线速度的方向
【解析】 (1)根据 F＝mω2r 知，操作 2 与操作 1 相比，操 作 2 的半径大，沙袋的质量和角速度相等，知拉力较大的是操作 2.(2)根据 F＝mω2r 知，操作 3 与操作 1 相比，操作 3 沙袋的角 速度较大，半径和质量相等，操作 3 的拉力较大．(3)操作 4 和 操作 1 比较，半径和角速度相等，沙袋质量变大，根据 F＝mω2 r 知，操作 4 的拉力大．(4)由以上四次操作，可知向心力的大小 与质量、半径、角速度有关，故选 A、B、C.
学习任务一 探究向心力的大小 【例 1】 控制变量法是物理实验探究的基本方法之一．如 图是用控制变量法探究向心力大小与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间关系的实验情境图，其中：
(1)探究向心力大小与质量 m 之间关系的是图__丙______； (2)探究向心力大小与角速度 ω 之间关系的是图__甲______．
2L 处打另一个绳结 B.请一位同学帮助用秒表计时．如图乙 所示，做了四次体验性操作．
操作 1：手握绳结 A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动， 每秒运动 1 周，体验此时绳子拉力的大小．
操作 2：手握绳结 B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动， 每秒运动 1 周，体验此时绳子拉力的大小．
操作 3：手握绳结 A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动， 每秒运动 2 周，体验此时绳子拉力的大小．
【解析】 探究向心力大小与质量 m 之间的关系保证角速 度相同，而质量不同，所以是图丙．探究向心力大小与角速度 ω 之间的关系，保证质量相同，而角速度不同，所以是图甲．
【例 2】 [2019·哈尔滨三中高一联考]为了探究物体做匀速 圆周运动时，向心力与哪些因素有关，某同学进行了如下实验：
如图甲所示，绳子的一端拴一个沙袋，绳上离沙袋 L 处打一个绳 结A
1．变速圆周运动的合力 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 Ft：产生切向加速度，此加速度描述
线速度大小 变化的快慢． (2)指向圆心的分力 Fn：产生 向心 加速度，此加速度描述速
度 方向 改变的快慢．
2．一般的曲线运动的处理方法 (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 ，研究质点在这一小段
变式训练 1 [2019·福建南平高一期末]如图所示，图甲为“向 心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图．图 中 A、B 槽分别与 a、b 轮同轴固定，且 a、b 轮半径相同．a、b 两轮在皮带的传动下匀速转动．
2.向心力
知识导图
核心素养 物理观念：向心力的概念． 科学思维：应用牛顿第二定律推导向心力公式，会计算简单 情境中的向心力． 科学探究：(1)探究向心力大小的表达式． (2)圆周运动中合外力与向心力的区别及其作用效果． 科学态度与责任：圆周运动中向心力作用效果在实际问题中 的应用.
知识点一 向心力
知识点二 向心力的大小 阅读教材第 28～29 页“向心力的大小”部分． 1．实验：探究向心力大小的表达式 (1)实验原理： 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 比值．
操作 4：手握绳结 A，沙袋的质量增大到原来的 2 倍，使沙 袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动 1 周，体验此时绳子拉 力的大小．
(1)操作 2 与操作 1 中，体验到绳子拉力较大的是_操__作___2__；
(2)操作 3 与操作 1 中，体验到绳子拉力较大的是_操__作___3__；
(3)操作 4 与操作 1 中，体验到绳子拉力较大的是_操__作___4__；
的运动时，可以采用圆周运动的处理方法进行处理．
【Βιβλιοθήκη Baidu识辨析】
(1)物体做圆周运动的速度越大，向心力一定越大．( × ) (2)做匀速圆周运动的物体所受合力不变．( × )
(3)随水平圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力作
用．( × ) (4)可以用公式 a＝vr2求变速圆周运动中的向心加速度．( √ )
点透：向心力可以由重力、弹力、摩擦力等某个力提供，也 可以由它们的合力或某个力的分力提供．
控制变量法 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．
(3)实验结果： ①在质量和角速度一定时，与半径成正比；
②在质量和半径一定时，与角速度的平方成正比； ③在半径和角速度一定时，与质量成正比．
2．表达式 (1)Fn＝ mω2r
mv2 (2)Fn＝ r
生活链接：
知识点三 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
阅读教材第 29～30 页“变速圆周运动和一 般曲线运动的受力特点”部分，回答下列问题．
(2)实验过程： ①保持 ω 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与 质量 m 之间的关系(如图 2 所示)，记录实验数据． ②保持 m 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与 角速度 ω 之间的关系(如图 3 所示)，记录实验数据． ③保持 ω 和 m 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与 半径 r 之间的关系(如图 4 所示)，记录实验数据．