【物理】向心力课件 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

2向心力第六章圆周运动导入新课观看视频-空中飞椅—思考：1.飞椅与人在静止时受到哪些力，这些力的合力是怎样的？2.飞椅与人一起做匀速圆周

运动运动的过程中受到了

哪些力？所受合力的方向

有什么特点?交流讨论1.圆周运动是匀速运动还是变速运动，合力是否为零？一、向心力2.实验探究：问题1：你牵细线的手有什么感觉，小球受到细线拉力的方向有什么特点？问题2：突然松手，观察发生什么现象？拉力的方向指向圆心松手后，小球沿切线方向做直线运动一、向心力问题3：你认为使小球做圆周运动的力指向何方？问题4：小球受到哪些力的作用，向心力是哪个力提供的？使小球做圆周运动的力指向圆心小球受重力、支持力和拉力，向心力由拉力提供一、向心力3.空中飞椅与人静止时，受到哪些力的作用，合力为多少，飞椅与人一起做圆周运动时受到哪些力的作用，合力的方向怎样，向心力是由什么力提供的？静止时，受重力和绳的拉力，合力为零。圆周运动时，受重力和绳的拉力，合力水平，指向圆心，向心力由重力和拉力的合力提供O’OmgTFθLR梳理深化一、向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向

，这个

的力就叫作向心力。2.方向：始终指向_______，与线速度方向________，是时刻_______的.一、向心力圆心指向圆心圆心垂直变化O’OmgTFθLR一、向心力3.效果力：向心力方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变速度的______，只改变速度的_______。向心力是根据力的作用_______来命名。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___________方向的力提供，可能是_________也可能是某个力的_______或某些力的________。指向圆心某个力分力合力大小方向效果O’OmgTFθLR巩固提升例1.关于做圆周运动的物体所需的向心力，下列说法正确的是（）A.向心力方向与物体的速度方向相同B.向心力方向与物体的速度方向相反C.向心力方向总是保持不变D.向心力只改变速度方向，不改变速度大小一、向心力【解析】向心力方向指向圆心，速度方向沿切线方向，二者相互垂直，所以A、B错，向心力方向时刻改变，所以C错，向心力方向与速度方向垂直，所以只改变速度的方向不改变速度的大小，所以D对。D练习1.关于匀速圆周运动的向心力，下列说法错误的是（）A.向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的B.向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力

的分力C.对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力D.向心力的效果是改变质点的线速度的方向一、向心力C

例2.如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是（）A.受重力和台面的持力B.受重力、台面的支持力和向心力C.受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力D.受重力、台面的支持力和静摩擦力一、向心力DNmgf练习2.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，关于物体的受力情况，下列说法正确的是（）A.重力、弹力、摩擦力

B.重力、弹力、摩擦力、向心力C.重力、弹力、向心力

D.重力、摩擦力、向心力一、向心力A

mgFfFN交流讨论1.课堂实验：感受向心力在绳子的一端栓一个小沙袋（或其他小物体），另一端握在手中。将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动，此时沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力，更换沙袋的质量和绳长及速度，感受向心力的变化。问题1：你认为向心力的大小与哪些因素有关？二、向心力的大小物体的质量、圆周运动的半径及速度二、向心力的大小演示实验：向心力的大小

问题1.用质量比为2：1的钢球和铝球，使它们运动的半径r和角速度相同，观察得到露出的红白相间方格数，向心力与质量什么关系？问题2.当质量与角速度相同时，使它们运动半径不同，观察得到露出的红白相间方格数，向心力与半径什么关系？当半径和角速度一定时，向心力与质量成正比当质量与角速度一定时，向心力与半径成正比控制变量法二、向心力的大小问题3.当质量与半径相同时，使它们运动的角速度不同，观察得到露出的红白相间方格数，向心力与角速度什么关系？当质量与半径一定时，向心力与角速度的平方成正比梳理深化

匀速圆周运动所需向心力的大小为二、向心力的大小式中m是运动物体的质量，r是运动物体转动的半径，ω是转动的角速度。式中v是物体圆周运动线速度的大小。【讨论】从看，F跟r成正比，从看，

F

跟r成反比。你如何认识这个问题？控制变量巩固提升例3.图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施，若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型，其中P为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴OO′转动，设绳长l＝10m，质点的质量m＝60kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d＝4.0m，转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角θ＝37°，不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin37°＝0.6,cos37°＝0.8，g＝10m/s2，求质点与转盘一起做匀速圆周运动时：二、向心力的大小解析：(1)如图所示，对人和座椅进行受力分析，图中F为绳子的拉力。在竖直方向：Fcos37°－mg＝0解得F＝＝750N。二、向心力的大小（1）绳子拉力的大小；（2）转盘角速度的大小。(2)人和座椅在水平面内做匀速圆周运动，重力和绳子拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律有mgtan37°＝mω2R，R＝d＋lsin37°联立解得：ω＝＝rad/s。【答案】(1)750N；(2)rad/s二、向心力的大小练习3、用长为L的轻绳一端拴住物体，使物体在某一水平面内作匀速圆周运动，但悬点不在此水平面内，如图所示，绳与竖直方向成θ角。分析以下问题：(1)什么力提供向心力？请计算合力的大小。(2)求物体做匀速圆周运动的角速度、线速度二、向心力的大小O’OθLR(1)重力和拉力的合力提供向心力。合力为(2)三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点交流讨论1.视频：仔细观察掷链球的视频，分析在加速圆周运动时绳的拉力是否完全与球的运动方向垂直，以及在“做一做”实验中，沙袋加速时，绳子牵引沙袋方向与沙袋运动的方向是否完全垂直？如果不垂直，偏向哪侧？不垂直，偏向速度的方向三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点交流讨论

2.如果是减速圆周运动，合力是否与运动方向垂直，偏向哪侧？3.在研究一般的曲线运动时，可以把这条曲线分割成很多很短的小段，质点在每一小段的运动都可以看成圆周运动的一部分，试分析质点的受力方向？不垂直，偏向速度的反方向合力指向运动轨迹内侧梳理深化1.把做变速圆周运动物体所受的合力沿切线方向和法线方向正交分解，得到一个沿法线方向的分力Fn和一个沿切线方向的分力Ft。Fn提供向心力，只改变速度的方向，Ft只改变速度的大小。2.加速圆周运动时合力沿切线方向的分力与速度方向相同，减速圆周运动时合力沿切线方向的力与速度的方向相反。3.做曲线运动的物体合力指向曲线内侧。三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点巩固提升例4.一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小，下图中A、B、C、D分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，正确的是（）A．

B．

C．

D．三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点CFMNMNMNMNFFF巩固提升练习4.如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点，这时突然使它所受的力反向，但大小不变，即由F变为-F，在此力的作用下，物体以后的运动情况，下列说法正确的是()A.物体可能沿曲线Ba运动

B.物体可能沿曲线Bb运动C.物体可能沿曲线Bc运动

D.物体可能沿原曲线BA运动三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点CABabc课堂小结向心力向心力定义方向：指向圆心效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小来源：可以由某一力提供，也可以由几个力的合力或分力提供公式或变速圆周运动和一般的曲线运动切向分力与速度共线，改变速度的大小法向分力与速度垂直，改变速度的方向向心力大小课外拓展1.图甲是中国家家户户都有的团圆桌。餐桌上放一半径为r=0.6m可绕中心轴转动的圆盘，近似认为餐桌与圆盘在同一水平面内，忽略两者之间的间隙，如图乙。将某小物体放置在圆盘边缘，该物体与圆盘的动摩擦因数为μ=0.6，设小物体与圆盘以及餐桌之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求缓慢增大圆盘的速度，物体从圆盘上甩出的速度。课外拓展【解析】由题意可得，当小物体在圆盘上随圆盘一起转动时，圆盘对小物体的静摩擦力提供向心力，所以随着圆盘转速的增大，小物体受到的静摩擦力增大。当静摩擦力最大时，小物体即将滑落，此时圆盘的角速度达到最大，为：

两式联立可得：所以速度为：2.直径为0.5m的洗衣机脱水筒以40rad/s的角速度转动，一衣物贴着桶壁相对桶壁静止。（g取10