2022-2023年鲁科版(2019)新教材高中物理必修2 第3章圆周运动第2节科学探究向心力课件

科学探究：向心力

复习回顾圆周运动匀速圆周运动非匀速圆周运动变速曲线运动运动状态（速度）改变加速度（合外力）一定不为零那么匀速圆周运动物体所受的合外力有何特点？小实验轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。1、感受一下，手受到什么样的力？小球受力是怎样的？2、若小球转动过程中，突然松开绳子，会发生什么现象？OGNF对小球受力分析：

O竖直方向N与G平衡，所以合力为FOFFFVVVO结论：物体做匀速圆周运动时，其合外力指向圆心，且与速度V垂直3.作用效果：

只改变速度的方向，不改变速度的大小.一、向心力1.定义：做圆周运动的物体受到一个始终指向圆心的力的作用，这个力叫做向心力；2.方向：与速度方向垂直，始终指向圆心；向心力是根据效果命名的力,不是物体真实受到的力,受力分析时不需要分析向心力,只能说某个力或某几个力提供了向心力.几种常见的匀速圆周运动物体的受力FNmgf

转盘几种常见的匀速圆周运动物体的受力

圆锥摆OθO'FTmgF合

4、向心力的来源：

(1)向心力通常由某一个力，或者是某个力的分力，或几个力合力所提供。(2)物体做匀速圆周运动时，向心力是由合外力提供的，即匀圆运动物体的合外力一定指向其圆运动的圆心。OO思考FnFtF合vFnFtvF合速度增大的圆周运动速度减小的圆周运动如果沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。切向力Ft

：垂直半径方向的合力向心力Fn：沿着半径（或指向圆心）的合力改变速度的大小改变速度的方向

4、向心力的来源：

(1)向心力通常由某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。(2)物体做匀速圆周运动时，向心力是由合外力提供的，即匀圆运动的物体的合外力一定指向其圆运动的圆心。(3)物体做非匀速圆周运动时，向心力由沿半径方向的合力提供。二、向心力的大小

在物理学中，我们认识物理量时可以先定性了解，然后再探究它与不同物理量之间的定量关系。感受向心力，猜测向心力的大小与哪些因素有关结论：向心力的大小与质量、半径以及转动的快慢有关mr

ω二、向心力的大小

更加精确的实验表明：物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。即：F向＝mω2r根据r、ω、v、T的关系可知，ωGfFN物块随圆桶一起匀速转动实例分析1小球沿光滑杯子内壁做匀速圆周运动ωF合θθmOrmgN实例分析2三、向心加速度3.大小：1.定义：做圆周运动的物体受到向心力的作用，由向心力产生的加速度叫做向心加速度；2.方向：与向心力方向一致，始终垂直于速度方向指向圆心；由F向=ma向可得：1.(多选)关于北京和广州随地球自转的向心加速度，下列说法中正确的是()A.它们的方向都是沿半径指向地心B.它们的方向都在平行于赤道的平面内指向地轴C.北京的向心加速度比广州的向心加速度大D.北京的向心加速度比广州的向心加速度小

BD

由于北京的地理纬度比广州的大，故北京的半径比广州的小，两地随地球自转的角速度相同，由向心加速度为a＝ω2r，因此北京随地球自转的向心加速度比广州的小，D正确，C错误。

2.如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上，离轴心r＝20cm处放置一小物块A，其质量为m＝2kg，A与圆盘间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k倍(k＝0.5)。试求：(1)当圆盘转动的角速度ω1＝2rad/s时，物块A与圆盘间的静摩擦力为多大？方向如何？(2)欲使物块A与圆盘间不发生相对滑动，则圆盘转动的最大角速度为多大？(取g＝10m/s2)【解析】(1)对物块，静摩擦力提供向心力，由向心力公式得：

f＝F向＝mω12r＝1.6N，方向沿半径指向圆心。(2)欲使物块与圆盘间不发生相对滑动，物块做圆周运动所需的向心力不能大于最大静摩擦力，所以有