新教材人教版必修第二冊-第6章-2-向心力-課件(71張)

1、第六章圓周運動2 向心力學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1.理解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的2知道向心力的方向和作用效果3學(xué)會探究向心力大小的方法，掌握向心力公式4了解變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點1.通過生活中的實例，理解向心力的概念和特點，知道向心力的來源2通過實驗探究，理解向心力的表達(dá)式，并能結(jié)合牛頓運動定律分析相關(guān)問題3通過受力分析和微元思想分析一般的曲線運動知識導(dǎo)圖預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟1定義做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向_，這個指向圓心的力叫作_.2方向始終沿半徑的方向指向_.3效果只改變_，向心力是根據(jù)_命名的4來源由_或者_(dá)提供，還可以由某個力的分力來提供向心力

2、圓心向心力圓心速度的方向力的作用效果某個力幾個力的合力【答案】向心力方向指向圓心，不斷變化，不是恒力是向心力使得物體做圓周運動，而不是做圓周運動產(chǎn)生向心力做勻速圓周運動的向心力是恒力嗎？物體由于做勻速圓周運動而產(chǎn)生向心力嗎？1決定因素向心力大小由物體質(zhì)量、角速度(或線速度)、軌道半徑三個因素決定2表達(dá)式(1)Fn_，(2)Fn_.向心力的大小m2r系在細(xì)線上的小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運動若小球做勻速圓周運動的軌道半徑為R，細(xì)線的拉力等于小球重力的n倍，則小球的()【答案】C1變速圓周運動變速圓周運動所受合外力_向心力，合外力產(chǎn)生兩個方向的效果(1)合外力F分解成一個與圓周相切的分力Ft，

3、此力產(chǎn)生_，能描述速度_的快慢(2)合外力F分解成另一個與圓周切線垂直而指向圓心的分力Fn，此分力產(chǎn)生_，其作用效果就是引起速度_.變速圓周運動和一般曲線運動不等于切向加速度大小變化向心加速度方向變化2一般的曲線運動的處理方法一般的曲線運動中，可以把一段曲線分割成許多很短的小段，每一小段可看作一小段_，質(zhì)點沿一般曲線運動時，可以采用圓周運動的處理方法進(jìn)行處理圓弧如圖是圓錐擺示意圖思考以下問題(擺球質(zhì)量為m，擺線長L)：(1)擺球受幾個力的作用？(2)擺球做勻速圓周運動的向心力是多大？(3)當(dāng)擺球的角速度增大時，半徑怎樣變化？多維課堂 | 素養(yǎng)初培1向心力演示器如圖所示，轉(zhuǎn)動手柄1，可使變速塔輪

4、2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運動小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿使彈簧測力套筒7下降，從而露出標(biāo)尺8，標(biāo)尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個球所受向心力的大小探究向心力大小的影響因素2實驗過程(1)保持和r相同，研究小球做圓周運動所需向心力F與質(zhì)量m之間的關(guān)系(如圖甲所示)，記錄實驗數(shù)據(jù)(2)保持m和r相同，研究小球做圓周運動所需向心力F與角速度之間的關(guān)系(如圖乙所示)，記錄實驗數(shù)據(jù)(3)保持和m相同，研究小球做圓周運動所需向心力F

5、與半徑r之間的關(guān)系(如圖丙所示)，記錄實驗數(shù)據(jù)精練1如圖所示，是用來研究向心力與轉(zhuǎn)動物體的半徑、質(zhì)量以及角速度之間關(guān)系的向心力演示器(1)這個實驗所用的主要研究方法是()A控制變量法B等效代替法C理想實驗法D假設(shè)法(2)觀察圖中兩個相同的鋼球位置距各自轉(zhuǎn)軸的距離相等，皮帶由此推測出是在研究向心力的大小F與_的關(guān)系A(chǔ)質(zhì)量mB角速度C半徑r【答案】(1)A(2)B【解析】(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間的關(guān)系時，需先控制某些量不變，研究另外兩個物理量的關(guān)系，該方法為控制變量法，A正確(2)題圖中兩球的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動的半徑相同，則研究的是向心力與角速度的關(guān)系，B正確變式1用如圖

6、所示的裝置可以探究做勻速圓周運動的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān)(1)圖示情景正在探究的是_.A向心力的大小與半徑的關(guān)系B向心力的大小與線速度大小的關(guān)系C向心力的大小與角速度大小的關(guān)系D向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系(2)通過本實驗可以得到的結(jié)論是_.A在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與角速度成正比B在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與線速度的大小成正比C在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比D在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成反比【答案】(1)D(2)C【解析】(1)控制半徑角速度不變，只改變質(zhì)量來研究向心力與質(zhì)量之間的關(guān)系，故選D.(2)通過控制變

7、量法，得到的結(jié)論為在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比，故選C.有一種叫“飛椅”的游樂項目，示意圖如圖所示，長為L的鋼繩一端系著座椅，另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣，轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為.不計鋼繩的重力，探究以下問題向心力的理解和來源問題(1)將座椅看作質(zhì)點，分析座椅受到的力，并正交分解(2)將拉力F分解后，指出兩個分力的效果【答案】(1)座椅受重力、拉力，如圖(2)F在豎直方向上的分力與重力平衡，水平方向上的分力提供座椅做勻速圓周運動的向心力探究總結(jié)1向心力的作用效果改變線速度的方向由于向心

8、力始終指向圓心，其方向與物體運動方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小2向心力的特點(1)方向時刻在變化，總是與線速度的方向垂直(2)在勻速圓周運動中，向心力大小不變，但方向時刻沿半徑指向圓心因為方向發(fā)生變化，所以向心力是變力3向心力的大小說明：向心力的大小和方向雖然由勻速圓周運動推導(dǎo)出，但適用于所有圓周運動4向心力的來源(1)向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，凡是產(chǎn)生向心加速度的力，不管屬于哪種性質(zhì)，都是向心力，它可以是重力、彈力等各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，還可以是某個力的分力(2)當(dāng)物體做勻速圓周運動時，合力提供向心力(3)當(dāng)物體做變速圓周運動時，合力指向圓心的分力提供向心力5幾個

9、向心力來源實例精練2如圖所示，有一個水平大圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，小強(qiáng)站在距圓心為r處的P點與圓盤相對靜止(1)關(guān)于小強(qiáng)的受力，下列說法正確的是()A小強(qiáng)在P點與圓盤相對靜止，因此不受摩擦力作用B小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運動，其重力和支持力提供向心力C小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運動，圓盤對他的摩擦力提供向心力D若使圓盤以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，小強(qiáng)在P點受到的摩擦力不變(2)如果小強(qiáng)隨圓盤一起做變速圓周運動，那么其所受摩擦力是否仍指向圓心？【答案】(1)C(2)不指向圓心【解析】(1)由于小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運動，一定需要向心力，該力一定指向圓心方向，而重力和支持力在豎直方向上，它們不能充當(dāng)向心力，因而

10、他會受到摩擦力作用，且摩擦力充當(dāng)向心力，故A、B錯誤，C正確；由于小強(qiáng)隨圓盤轉(zhuǎn)動，半徑不變，當(dāng)圓盤角速度變小時，由Fnm2r可知，所需向心力變小，摩擦力變小，故D錯誤(2)由于小強(qiáng)的運動在水平面內(nèi)，小強(qiáng)在豎直方向上受力必平衡，當(dāng)小強(qiáng)隨圓盤一起做變速圓周運動時，合力不再指向圓心，則摩擦力不再指向圓心變式2如圖，小物體A與圓盤保持相對靜止，隨盤一起做勻速圓周運動，則物體的受力情況是 () A受重力、支持力、靜摩擦力和向心力B受重力、支持力C重力和支持力是一對作用力和反作用力D摩擦力是使物體做勻速圓周運動的向心力1勻速圓周運動的特點線速度大小不變、方向時刻改變；角速度、周期、頻率都不變；向心加速度和

11、向心力大小都不變，但方向時刻改變勻速圓周運動的動力學(xué)問題2解答勻速圓周運動問題的方法3常見勻速圓周運動中的力與運動分析勻速圓周運動向心力問題精練3長為L的細(xì)線，拴一質(zhì)量為m的小球(小球可視為質(zhì)點)，一端固定于O點，讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動(這種運動通常稱為圓錐擺運動)，如圖所示當(dāng)擺線L與豎直方向的夾角是時，求：(1)線的拉力F.(2)小球運動的線速度的大小(3)小球運動的角速度及周期圓周運動中的連接體問題精練4甲、乙兩名溜冰運動員，m甲80 kg，m乙40 kg，面對面拉著彈簧測力計做圓周運動的溜冰表演，如圖所示兩人相距0.9 m，彈簧測力計的示數(shù)為9.2 N，下列判斷中正確的是()A兩人

12、的線速度相同，約為40 m/sB兩人的角速度相同，為5 rad/sC兩人的運動半徑相同，都是0.45 mD兩人的運動半徑不同，甲為0.3 m，乙為0.6 m【答案】D【解析】因兩人相對位置不變，故角速度相同兩人均做圓周運動，向心力的大小相等，質(zhì)量不同，角速度相同，所以他們的運動半徑不同，C錯誤；設(shè)甲的半徑為R1，則乙的半徑為R20.9 mR1，由m甲2R1m乙2(0.9 mR1)，解得R10.3 m，R20.6 m，D正確；再根據(jù)9.2 Nm甲2R1可知，角速度0.62 rad/s，B錯誤；兩個人的角速度相同，半徑不同，故他們的線速度不相同，A錯誤變式3如圖所示，水平光滑桌面上A、B兩球質(zhì)量分

13、別為m1、m2，用一勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連，一長為L1的水平細(xì)線一端與A相連，另一端拴在豎直軸OO上當(dāng)A與B均以角速度繞OO做勻速圓周運動時，彈簧長度為L2，求：(1)彈簧伸長量(2)細(xì)線上的彈力大小(3)將細(xì)線突然燒斷瞬間，A、B兩球的加速度大小向心力的臨界問題精練5如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤的中心有一個光滑的小圓孔質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上，物體A到圓孔的距離為r，物體A通過輕繩與物體B相連，物體B的質(zhì)量也為m.若物體A與轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度在什么范圍內(nèi)，才能使物體A隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動而不滑動？變式4如圖所示，水平轉(zhuǎn)臺上放有質(zhì)量均為m的兩個物塊A、B，A離

14、轉(zhuǎn)軸的距離為L，A、B間用長為L的細(xì)線相連開始時，A、B與軸心在同一直線上，線正好被拉直，A、B與水平轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)均為，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力求：(1)當(dāng)轉(zhuǎn)臺的角速度達(dá)到多大時，細(xì)線中開始出現(xiàn)張力？(2)當(dāng)轉(zhuǎn)臺的角速度達(dá)到多大時，A物塊開始滑動？核心素養(yǎng)微專題科學(xué)探究探究向心力大小的表達(dá)式向心力演示器如圖所示利用它探究向心力，可采用控制變量法控制變量探究內(nèi)容m、r相同，改變探究向心力F與角速度的關(guān)系m、相同，改變r探究向心力F與半徑r的關(guān)系、r相同，改變m探究向心力F與質(zhì)量m的關(guān)系探究結(jié)論：Fnm2r.專練(多選)球A和球B可在光滑桿上無摩擦滑動，兩球用一根細(xì)繩連接，如圖所示球A的質(zhì)

15、量是球B的兩倍，當(dāng)桿以角速度勻速轉(zhuǎn)動時，兩球剛好保持與桿無相對滑動，那么()A球A受到的向心力等于B受到的向心力B球A轉(zhuǎn)動的半徑是球B轉(zhuǎn)動半徑的一半C當(dāng)增大時，球A向外運動D當(dāng)增大時，球B向外運動【答案】AB 課堂小練 | 素養(yǎng)達(dá)成1如圖所示，在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球在細(xì)線的拉力作用下，以速度v做半徑為r的勻速圓周運動小球所受向心力的大小為()【答案】AA物體受到的合力為零B物體受到的合力大小不變，方向始終指向圓心OC物體受到的合力就是向心力D物體受到的合力方向始終與其運動方向不垂直(最低點除外)【答案】D【解析】物體做變速圓周運動，受到重力與軌道的支持力，因支持力為變力，故二力合力為變力，A、B錯誤；物體做變速圓周運動，合力不指向圓心(最低點除外)，合力沿半徑方向的分力提供向心力，C錯誤，D正確3(多選)如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點，將其拉離豎直位置一個角度后釋放，則小球以O(shè)點為圓心做圓周運動，提供運動中小球所需的向心力是()A繩的拉力B重力和繩拉力的合