6.2 向心力 課件 -高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊-1

6.2向心力第六章

圓周運(yùn)動勻速圓周運(yùn)動變加速曲線運(yùn)動速度改變，一定有加速度合外力一定不為零那么勻速圓周運(yùn)動物體所受的合外力有何特點(diǎn)呢？溫故知新GFNF合力合力為繩子的拉力沿繩子指向圓心。

問：如果此時(shí)細(xì)線突然斷開，小球?qū)⒀厥裁捶较蜃鍪裁催\(yùn)動？小球?qū)⒀厍芯€方向飛出，做勻速直線運(yùn)動。1、小球受到哪幾個(gè)力作用？2、什么力使小球做勻速圓周運(yùn)動？3、該力的方向指向何方？情境探究1輕繩栓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運(yùn)動。

情境探究21.定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力_______，這個(gè)指向圓心的力叫作向心力。3.方向：________，向心力方向與速度方向垂直，是____力。4.作用效果：2.符號：FnOFFFvvvO一、向心力總指向圓心指向圓心變只改變速度的方向，不改變速度的大小。小物塊在水平圓盤上隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動物體受哪些力?合外力有何特點(diǎn)?Gf小球在光滑水平木板上做勻速圓周運(yùn)動GTNN繩子的拉力充當(dāng)向心力靜摩擦力充當(dāng)向心力Tmg拉力與重力的合力充當(dāng)向心力T=Fnf=FnF=Fn合可以是重力、彈力、摩擦力等?？梢允菐讉€(gè)力的合力，也可以是某個(gè)力的分力。

注意：向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為具有某種性質(zhì)的力來命名,是根據(jù)力的作用效果命名的。二、向心力的來源人運(yùn)動軌跡的圓心在哪？(1)物體由于做圓周運(yùn)動而產(chǎn)生了向心力。(

)(2)對做勻速圓周運(yùn)動的物體進(jìn)行受力分析時(shí)，一定不要漏掉向心力。(

)(3)當(dāng)物體受到的合外力大小不變，方向始終與線速度方向垂直且指向圓心時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動。(

)(4)圓周運(yùn)動中指向圓心的合力等于向心力。(

)(5)圓周運(yùn)動中，合外力等于向心力。(

)××√√×1.辨析正誤體驗(yàn)活動：感受向心力的大小在繩子的一端拴一個(gè)小球，另一端握在手中。將手舉過頭頂，使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。此時(shí)，小球所受的向心力近似等于手通過繩對小球的拉力。換用不同質(zhì)量的小球，并改變小球轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度，感受向心力的變化。猜想向心力大小與什么因素有關(guān)？物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑？三、向心力的大小探究活動：探究向心力大小的影響因素向心力演示器：進(jìn)一步探究向心力的大小與這些量的定量關(guān)系。二、向心力的大小當(dāng)F、m、w、r均取國際單位制時(shí)，系數(shù)k=1。理論表達(dá)式探究向心力大小的其他表達(dá)式試一試：根據(jù)v、ω、r、T的關(guān)系，你能推出向心力的其他表達(dá)式嗎？課堂小結(jié)定義做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力總指向圓心，這個(gè)指向圓心的力就叫作向心力向心力大小方向向心力的方向始終指向圓心作用效果只改變線速度方向，不改變線速度大小來源向心力由物體所受力中沿半徑方向的力提供變速圓周運(yùn)動Ft只改變速度的大小，F(xiàn)n只改變速度的方向GfFN洗衣機(jī)內(nèi)的衣服隨著滾桶一起勻速轉(zhuǎn)動。沿光滑漏斗內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動的小球。ωθmOrmgFNF合三、向心力的大小ωF合當(dāng)堂檢測例1：小球做圓錐擺時(shí)，細(xì)繩長L，與豎直方向成θ

角，求小球做勻速圓周運(yùn)動的角速度ω

。O′OmgFTFθL小球做圓周運(yùn)動的半徑R=LsinθR解：小球的向心力由FT和G

的合力提供即：mgtanθ=mω2Lsin

θF向

=

mω2RF向

=

F=mgtanθ四、一般的圓周運(yùn)動OOFnFtF合vFnFtvF合速度增大的圓周運(yùn)動速度減小的圓周運(yùn)動

勻速圓周運(yùn)動所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心；如果一個(gè)沿圓周運(yùn)動的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運(yùn)動嗎？切向力Ft

：沿著切線方向的力向心力Fn：沿著半徑（或指向圓心）的力產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向當(dāng)沿圓周運(yùn)動的物體所受的合力不指向圓心時(shí)，物體做變速圓周運(yùn)動。勻速圓周運(yùn)動GNF變速圓周運(yùn)動合力全部

提供向心力F合=

Fn合力的一部分

提供向心力OFnFtF合v四、一般的圓周運(yùn)動解析：物體做加速曲線運(yùn)動，合力不為零，A錯(cuò)誤；物體做速度大小變化的圓周運(yùn)動，合力不指向圓心(最低點(diǎn)除外)，合力沿半徑方向的分力等于向心力，合力沿切線方向的分力使物體速度變大，即除在最低點(diǎn)外，物體的速度方向與合力方向的夾角始終為銳角，合力與速度不垂直，B、C錯(cuò)誤，D正確。答案：D

運(yùn)動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動稱為一般曲線運(yùn)動。r1r2一般曲線運(yùn)動各個(gè)地方的彎曲程度不一樣，如何研究？把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧。這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的半徑。在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動時(shí)可以采用圓周運(yùn)動的分析方法進(jìn)行處理。五、一般的曲線運(yùn)動vvvv1.一輛汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由M向N行駛，速度逐漸減小。圖甲、乙、丙、丁分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合力F的四種方向，你認(rèn)為哪種是正確的？為什么？六、練習(xí)與應(yīng)用合力大致指向軌跡的彎曲方向，排除甲和丁，合力與速度夾角為銳角時(shí)，加速；合力與速度夾角為鈍角時(shí)，減速。故選丙圖。2.如圖所示，細(xì)繩的一端固定于O點(diǎn)，另一端系一個(gè)小球，在

O點(diǎn)的正下方釘一個(gè)釘子A，小球從一定高度擺下。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰時(shí)，釘子的位置越靠近小球，繩就越容易斷。請解釋這一現(xiàn)象。六、練習(xí)與應(yīng)用mgTv當(dāng)質(zhì)量m和線速度v一定時(shí)，碰到釘子后半徑越小，小球受到的繩子拉力就越大，繩就越容易斷。3.如圖所示，一個(gè)圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度是4rad/s。盤面上距圓盤中心0.10m的位置有一個(gè)質(zhì)量為0.10kg的小物體在隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動。六、練習(xí)與應(yīng)用（1）求小物體所受向心力的大?。?.如圖所示，一個(gè)圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度是4rad/s。盤面上距圓盤中心0.10m的位置有一個(gè)質(zhì)量為0.10kg的小物體在隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動。六、練習(xí)與應(yīng)用（2）關(guān)于小物體所受的向心力，甲、乙兩人有不同意見：甲認(rèn)為該向心力等于圓盤對小物體的靜摩擦力，指向圓心；乙認(rèn)為小物體有向前運(yùn)動的趨勢，靜摩擦力方向和相對運(yùn)動趨勢方向相反，即向后，而不是和運(yùn)動方向垂直，因此向心力不可能由靜摩擦力提供。你的意見是什么？說明理由。Om圓盤AABf[典例體驗(yàn)][典例]圖甲為游樂園中“空中飛椅”的游戲設(shè)施，它的基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上，繩子的下端連接座椅，人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若將人和座椅看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則可簡化為如圖乙所示的物理模型，其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤，可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動，設(shè)繩長l＝10m，質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m＝6