2023学年完整公开课版向心力

向心力学习目标：1理解向心力的概念，会分析向心力的小与哪些因素有关，并能利用向心力表达式进行计算重点3理解在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力难点做匀速圆周运动的物体，所受合力总是指向圆心，这个力就叫向心力。1定义：注意点：向心力指向圆周中心。但不一定就是合力。本节课后面会讲。物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，且与线速度V垂直（如图）。由于力的方向时刻改变，所以向心力是变力。2向心力是变力变速圆周运动所受合外力（F）不指向圆心，它产生两个方面的效果（如图）：3变速圆周运动的向心力1合外力F指向圆心的分力Fn，此分力为向心力，因与速度垂直，只改变速度的方向。2合外力F跟圆周相切的分力Ft，此分力产生了切向加速度at，使速度大小发生变化4小结物体做匀速圆周运动时，合力指向圆心，直接等于向心力。物体做变速圆周运动时，合力不指向圆心，合力指向圆心的分力是向心力。物体做圆周运动，一定有向心力的效果，向心力与速度V垂直，因此向心力只改变速度方向改变速度大小的是F合与圆周相切的分力。因此，F合与V呈锐角，物体加速，呈钝角，减速。5向心力是效果力向心力并不像重力、弹力、摩擦力那样，作为具有某种性质的力来命名的。它是由某个力或几个力的合力产生的。根据效果命名。5向心力是效果力实例向心力示意图用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动线的拉力提供向心力，F向＝FT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，F向＝Ff6向心力公式：7．一般曲线运动的处理方法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。1随堂快速判断：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 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 1×力的方向时刻改变；2×是效果力；3√4√5×匀速圆周运动，合力指向圆心，此时合力等于向心力；变速圆周运动中，合力指向圆心的分力是向心力，所以4对5错。2．对做圆周运动的物体所受的向心力说法正确的是A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力B．因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小C．向心力是物体所受的合外力D．向心力和向心加速度的方向都是不变的B解析：方向总是指向圆心，是一个变力，A、D错误；向心力只改变线速度方向不改变线速度大小，B正确；只有做匀速圆周运动的物体其向心力是由物体所受合外力提供，C错误3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A．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3B当车子和人在垂直的筒壁上做匀速圆周运动时，在竖直方向上，摩擦力等于重力，这两个力是平衡力；在水平方向上，车子和人转动的向心力由筒壁对车的弹力来提供，B正确总结由于向心力是一种效果力，所以在受力分析时不要加上向心力，它只能由其他性质的力提供4．如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点不动，关于小强的受力，下列说法正确的是A．小强在P点不动，因此不受摩擦力作用B．小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力C．小强随圆盘做匀速圆周运动，盘对他的摩擦力充当向心力D．若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变4C由于小强随圆盘一起做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，因此他会受到摩擦力作用，且充当向心力，A、B错误，C正确；由于小强随圆盘转动的半径不变，当圆盘角速度变小时，由Fn＝mrω2可知，所需向心力变小，故D错误小结对物体受力分析得到的指向圆心的力提供向心力。向心力可以是某个力、可以是某几个力的合力，也可以是某个力的分力5如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合．转台以一定角速度ω匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO′之间的夹角θ为60°，重力加速度大小为g若ω＝ω0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求ω06．多选如图所示，在水平转台上放一个质量M＝2g的木块，它与转台间的最大静摩擦力为Fma＝60N，绳的一端系在木块上，另一端通过转台的中心孔O孔光滑悬挂一个质量m＝10g的物体，当转台以角速度ω＝5rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是g取10m/s2，M、m均视为质点A．004mB．008mC．016mD．032m总结用向心力公式解题的思路与用牛顿第二定律解题的思路相似，要进行受力分析，分析清楚向心力的8．（多选）如图所示，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，运动中小球所需向心力是A．绳的拉力B．重力和绳拉力的合力C．重