6.2向心力 课件 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第节2向心力高中物理必修第二册第六章摩天轮里的人为什么能做匀速圆周运动？圆周运动的速度方向一直变化，则人合力肯定不为零。问题与思考:1.恒力跟初速度共线:匀变速直线类平抛运动2.恒力跟初速度垂直:3.什么样的受力能决定物体做匀速圆周？做圆周运动的人受力有什么特点能决定它做圆周运动?mgFNOT轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动

mgFNTmgFNT合力始终有指向圆心

对小球受力分析：绳拉小球:没有绳拉住，物体能做圆周运动吗？情景1一、向心力

问题：1.旋转飞椅受到几个力的作用？

2.合力的方向指向哪儿？情景2

一、向心力GTF合GT合力始终指向圆心

Tx情景2

一、向心力指向圆心的力2.作用效果：1.定义：只改变速度的方向，不改变速度的大小.注意：匀速圆周运动：合力指向圆心。

合力全部提供向心力

注意：向心力不是一种新的力，它是一种效果力。一、向心力一、向心力OFFFvvvO1.定义：指向圆心的力叫作向心力。

符号：Fn3.向心力的特点（1）向心力方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）（2）向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小（3）力是矢量，向心力的方向时刻发生改变，所以向心力是变力注意：匀速圆周运动：合力指向圆心。

合力全部提供向心力以下运动中是什么力迫使物体做圆周运动的？你能求出其大小吗？二、向心力的来源θωθmOrmgFNF合O'ORθωmmgFNF合F向=F合＝mgtanθωOGFNFfωF向=F合=Ff⑴向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。⑵向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。（受力分析不能有向心力）二、向心力的来源讲解实验步骤：（1）在绳子的一端拴一个小沙袋，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。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。改变沙袋质量、运动半径和速度。感受拉力的大小。感受向心力做一做实验器材：绳子、小沙袋r三、向心力的大小讲解猜想：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢？我们可以通过向心力演示器对此进行更深入的研究。实验方法:控制变量法三、向心力的大小三、向心力的大小实验结论：

ω，R一定，F与ｍ成正比m，Ｒ一定，F与ω成正比m，ω一定，F与Ｒ成正比你还能推导出其他向心力的公式么？常用的三个公式四、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点1.变速圆周运动OvFnFtF合变速圆周运动的沙袋正在加速转动时所受的合力不指向圆心切向力Ft

：垂直半径方向的分力向心力Fn

：指向圆心的分力产生向心加速度，改变速度方向产生切向加速度，改变速度大小四、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点2.一般曲线运动的受力特点运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作为一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。课堂小结Orωm探究向心力的来源:

小球在光滑玻璃漏斗中某一平面内做匀速圆周运动重力和支持力的合力充当F向竖直方向:水平方向:θθmgNNcosθ=mg

Nsinθ=mω2r

F合=F向

mgtanθmgNF合=mω2rmgtanθ=mω2rgtanθ=ω2rω=

【典例2】(多选)如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥形筒固定不动，有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（）A.线速度A球大于B球B.角速度A球小于B球C.周期A球小于B球D.对筒壁的压力A球大于B球

mgNAmgNBABABθmgtanθ==mω2rv2rm=m4π2T2rV=

ω=

T=

【变式2】(多选)如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥形筒固定不动，有两个小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，其中mA>mB,则下列说法正确的是（

）A.线速度A球大于B球B.角速度A球小于B球C.周期A球小于B球D.对筒壁的压力A球大于B球

mgNAmgNBABABDθmgtanθ==mω2rv2rm=m4π2T2rV=

ω=

T=

mgTTmg=Tsin370得T=10NT+Tcos370=mω2rr+rcos370=L得ω=AC

【典例4】两根长度不同的细线下面分别悬挂两个相同小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个摆球在运动过程中，相对位置关系示意图正确的是(

)Bmgtanθ=mω2rmgTθ=mω2LsinθθL

课堂练习1.(对向心力的理解)(多选)对于做匀速圆周运动的物体,下列判断正确的是(

)

A.合力的大小不变,方向一定指向圆心B.合力的大小不变,方向也不变C.合力产生的效果既改变速度的方向,又改变速度的大小D.合力产生的效果只改变速度的方向,不改变速度的大小答案:AD解析:物体做匀速圆周运动时,合力充当向心力,方向一定指向圆心,大小不变,且只改变速度的方向不改变速度的大小。课堂练习2.(向心力的来源)(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,运动中小球的向心力是(

)A.绳的拉力B.重力和绳拉力的合力C.重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力答案:CD课堂练习解析:对小球受力分析如图所示。小球受重力和绳子拉力作用,向心力是指向圆心方向的合外力,它可以是小球所受合力沿绳子方向的分力,也可以是各力沿绳子方向的分力的合力,故C、D正确。课堂练习3.(变速圆周运动的分析)如图所示,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。某段时间内圆盘转速不断增大,但橡皮块仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受摩擦力Ff的方向的四种表示(俯视图)中,正确的是(

)答案:C课堂练习解析:因为圆盘转速不断增大,所以橡皮块将随圆盘一起进行加速圆周运动,此时摩擦力Ff既要提供指向圆心的向心力,又要提供与运动方向相同的切向力,所以合力方向应该在轨道内侧且与速度成锐角,故C正确。课堂练习6.（向心力的大小）长为L的细线，拴一质量为m的小球，细线上端固定，让小球在水平面内做匀速圆周运动，如图11所示，求细线与竖直方向成θ角时：(重力加速度为