【优化指导】高中物理 56 向心力同步课件 新人教必修2

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．指向圆心

圆心

mω2r

4．向心力的来源(1)向心力是按照力的效果命名的，使物体受到

的力均可称作向心力．(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．指向圆心合力二、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．半径

高度

mgtanθ

向心力

合力

三、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

向心力，合外力产生两个方向的效果．(1)合外力F跟圆周相切的分力Fτ，此力产生

，描述速度

的快慢．(2)合外力F跟圆周切线垂直而指向圆心的分力Fn，此分力产生

，描述速度

的快慢．不等于切向加速度大小变化向心加速度方向变化2．一般的曲线运动的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

，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的处理方法进行处理．圆弧如图所示在田径运动会上，链球运动员在将链球抛掷出手之前，总要双手拉着链条加速转动几圈(如图所示)，这样可以使链球速度尽量增大，抛掷出手后飞行得更远．在运动员加速转动的过程中，能发现他手中与链球相连的链条与竖直方向的夹角θ将随着链球速度的增大而增大．链球做圆周运动需要的向心力由哪些力提供？提示：：由链条条拉力力指向向圆心心方向向的分分力提提供链链球做做圆周周运动动的向向心力力．一、对对向心心力的的理解解1．向心力力是效效果力力向心力力的作作用效效果是是只改改变速速度方方向，，不改改变速速度大大小．．它不不是具具有特特定性性质的的某种种力，，任何何性质质的力力都可可以作作为向向心力力．2．向心力力的来来源对物体体进行行受力力分析析得到到的指指向圆圆心的的力提提供向向心力力．向向心力力可以以是某某个力力，可可以是是某几几个力力的合合力，，也可可以是是某个个力的的分力力．3．向心力力是变变力向心力力的方方向指指向圆圆心，，方向向时刻刻在变变，所所以向向心力力是变变力．．二、对对匀速速圆周周运动动的进进一步步理解解1．匀速圆圆周运运动的的特点点线速度度大小小不变变、方方向时时刻改改变；；角速速度、、周期期、频频率都都恒定定不变变；向向心加加速度度和向向心力力大小小都恒恒定不不变，，但方方向时时刻改改变．．2．匀速圆圆周运运动的的性质质(1)线速速度仅仅大小小不变变而方方向时时刻改改变，，是变变速运运动．．(2)向心心加速速度仅仅大小小恒定定而方方向时时刻改改变，，是非非匀变变速曲曲线运运动．．(3)匀速速圆周运动动具有周期期性，即每每经过一个个周期运动动物体都要要重新回到到原来的位位置，其运运动状态(如v、a大小及方向向)也要重重复原来的的情况．(4)做匀匀速圆周运运动的物体体所受外力力的合力大大小恒定，，方向总是是沿半径指指向圆心，，方向时刻刻改变．3．质点做匀速速圆周运动动的条件合外力的大大小不变，，方向始终终与速度方方向垂直且且指向圆心心．匀速圆圆周运动仅仅是速度的的方向变化化而速度大大小不变的的运动，所所以只存存在向心加加速度，因因此向心力力就是做匀匀速圆周运运动的物体体所受的合合外力．4．匀速圆周运运动和变速速圆周运动动的区别(1)匀速速圆周运动动的合外力力全部用来来提供向心心力，合外外力时刻指指向圆心．．(2)变速速圆周运动动的合外力力一般不指指向圆心，，合外力沿沿半径指向向圆心的分分力提供向向心力，合合外力沿切切线方向的的分力改变变速度大小小，从做曲曲线运动的的条件可知知，变速圆圆周运动中中物体所受受的合力方方向与速度度方向一定定不垂直，，当物体受受到的合力力与瞬时速速度之间的的夹角是锐锐角时，速速率增大，，当物体受受到的合力力与速度之之间的夹角角是钝角时时，速率减减小．例如：用一一细线系一一小球在竖竖直平面内内做变速圆圆周运动，，在向下加加速运动过过程的某一一位置A和向上减减速运动动过程的的某一位位置B，小球的的受力情情况如图图所示．．比较可知知，匀速速圆周运运动和变变速圆周周运动受受力情况况的不同同是：匀匀速圆周周运动中中，合力力全部用用来提供供向心力力，合力力指向圆圆心；变变速圆周周运动中中，合力力沿着半半径方向向的分量量提供向向心力，，合力不不一定指指向圆心心．【特别提提醒】(1)由由于线速速度、向向心力、、向心加加速度是是矢量，，对于匀匀速圆周周运动，，它们的的大小不不变，但但方向时时刻改变变，因此此都不是是恒量．．(2)任任何情况况的圆周周运动，，向心力力的方向向一定指指向圆心心，而且且一定是是沿半径径指向圆圆心的合合外力提提供向心心力．三、匀速速圆周运运动的处处理方法法1．指导思路路凡是做匀匀速圆周周运动的的物体一一定需要要向心力力．而物物体所受受外力的的合力充充当向心心力，这这是处理理该类问问题的理理论基础础．2．解题步骤骤(1)明明确研究究对象，，对研究究对象进进行受力力分析，，画出受受力示意意图．(2)明明确物体体做圆周周运动的的圆平面面、圆心心和半径径．(3)将将物体所所受外力力通过力力的正交交分解将将其分解解在两条条直线上上，其中中一个方方向上的的分力沿沿半径方方向．3．几种常见见的匀速速圆周运运动的实实例图表表【特别提提醒】(1)对对做圆周周运动的的物体进进行受力力分析时时，注意意以下几几点：物物体的受受力应是是实际受受到的力力，是性性质力，，存在施施力物体体；不另另外分析析向心力力；(2)列列方程时时要区分分受到的的力和物物体做圆圆周运动动所需的的向心力力，利用用题目条条件灵活活运用向向心力表表达式.如图所示示，有一一个水平平大圆盘盘绕过圆圆心的竖竖直轴匀匀速转动动，小强强站在距距圆心为为r处的P点不动．．关于小小强的受受力，下下列说法法正确的的是A．小强在P点不动，因此此不受摩擦力力作用B．小强随圆圆盘做匀速圆圆周运动，其其重力和支持力力充当向心力力C．小强随圆圆盘做匀速圆圆周运动，盘盘对他的摩擦擦力充当向心心力D．若使圆盘盘以较小的转转速转动时，，小强在P点受到的摩擦擦力不变解析：小强随圆盘做做匀速圆周运运动，一定需需要向心力，，该力一定指指向圆心，而而重力和支持持力在竖直方方向上，它们们不能充当向向心力，因此此他会受到摩摩擦力作用，，且充当向心心力，A、B错误，C正正确；由于小小强随圆盘转转动半径不变变，当圆盘角角速度变小时时，由Fn＝mω2r可知，所需向向心力变小，，摩擦力变小小，故D错误误．答案：C【针对训练】】1.如图所示示，在匀速转转动的洗衣机机圆桶内壁上上有一衣物一一起随桶转动动且与桶壁保保持相对静止止．衣物所受受的向心力是是()A．重力B．静摩摩擦力C．桶壁的支支持力D．滑动动摩擦力解析：衣物做匀速圆圆周运动的圆圆面在过衣物物所在位置的的垂直于轴的的平面内，圆圆心为与轴的的交点．衣物物受到重力、、支持力和静静摩擦力，重重力和静摩擦擦力在竖直方方向上不可能能充当向心力力，而支持力力指向圆心，，故支持力充充当向心力，，C正确．答案：C长为L的细线，拴一一质量为m的小球，一端端固定于O点．让其在水水平面内做匀匀速圆周运动动(这种运动动通常称为圆圆锥摆运动)，如图所示示．当摆线L与竖直方向的的夹角是α时，求：(1)线的拉拉力F的大小及小球球的向心力F向的大小；(2)小球运运动的线速度度的大小；(3)小球运运动的角速度度大小及周期期．解析：(1)小球受受力如图所示示，小球受重重力mg和线的拉力F.因为小球在在水平面内做做匀速圆周运运动，所以小小球受到的合合力指向圆心心O′，且是水平方方向，合力提提供小球做圆圆周运动的向向心力．由平行四边形形定则得，小小球受到的合合力【针对训练】】2.如图所示示，一个内壁壁光滑的圆锥锥形筒的轴线线垂直于水平平面，圆锥筒筒固定不动，，有两个质量量相等的小球球A和B紧贴着内壁分分别在图中所所示的水平面面内做匀速圆圆周运动，则则以下说法中中正确的是()A．A球的线速度必必定大于B球的线速度B．A球的角速度必必定小于B球的角速度C．A球的运动周期期必定小于B球的运动周期期D．A球对筒壁的压压力必定大于于B球对筒壁的压压力解析：小球A和B的受力情况如如图所示，由由图可知，两两球的向心力力都来源于重重力mg和支持力FN的合力，建立立如图所示的的坐标系，则则有：FN1＝FNsinθ＝mg，FN2＝FNcosθ＝F所以F＝mgcotθ.也就是说FN在指向圆心方方向的分力，，即F＝mgcotθ提供小球做圆圆周运动所需需的向心力，，可见A、B两球受力情况况完