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

第節(jié)2向心力高中物理必修第二冊(cè)第六章摩天輪里的人為什么能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向一直變化，則人合力肯定不為零。問題與思考:1.恒力跟初速度共線:勻變速直線類平拋運(yùn)動(dòng)2.恒力跟初速度垂直:3.什么樣的受力能決定物體做勻速圓周？做圓周運(yùn)動(dòng)的人受力有什么特點(diǎn)能決定它做圓周運(yùn)動(dòng)?mgFNOT輕繩栓一小球,在光滑水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

mgFNTmgFNT合力始終有指向圓心

對(duì)小球受力分析：繩拉小球:沒有繩拉住，物體能做圓周運(yùn)動(dòng)嗎？情景1一、向心力

問題：1.旋轉(zhuǎn)飛椅受到幾個(gè)力的作用？

2.合力的方向指向哪兒？情景2

一、向心力GTF合GT合力始終指向圓心

Tx情景2

一、向心力指向圓心的力2.作用效果：1.定義：只改變速度的方向，不改變速度的大小.注意：勻速圓周運(yùn)動(dòng)：合力指向圓心。

合力全部提供向心力

注意：向心力不是一種新的力，它是一種效果力。一、向心力一、向心力OFFFvvvO1.定義：指向圓心的力叫作向心力。

符號(hào)：Fn3.向心力的特點(diǎn)（1）向心力方向時(shí)刻發(fā)生變化（始終指向圓心且與速度方向垂直）（2）向心力的作用：只改變線速度的方向不改變速度大?。?）力是矢量，向心力的方向時(shí)刻發(fā)生改變，所以向心力是變力注意：勻速圓周運(yùn)動(dòng)：合力指向圓心。

合力全部提供向心力以下運(yùn)動(dòng)中是什么力迫使物體做圓周運(yùn)動(dòng)的？你能求出其大小嗎？二、向心力的來(lái)源θωθmOrmgFNF合O'ORθωmmgFNF合F向=F合＝mgtanθωOGFNFfωF向=F合=Ff⑴向心力是根據(jù)效果命名的力，并不是一種新的性質(zhì)的力。⑵向心力的來(lái)源：可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個(gè)力的合力，還可以是某個(gè)力的分力。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由合力提供向心力。向心力不是物體真實(shí)受到的一個(gè)力，不能說(shuō)物體受到向心力的作用，只能說(shuō)某個(gè)力或某幾個(gè)力提供了向心力。（受力分析不能有向心力）二、向心力的來(lái)源講解實(shí)驗(yàn)步驟：（1）在繩子的一端拴一個(gè)小沙袋，另一端握在手中，將手舉過(guò)頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。沙袋所受的向心力近似等于手通過(guò)繩對(duì)沙袋的拉力。改變沙袋質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)半徑和速度。感受拉力的大小。感受向心力做一做實(shí)驗(yàn)器材：繩子、小沙袋r三、向心力的大小講解猜想：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑等因素有關(guān)系。向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑有什么樣關(guān)系呢？我們可以通過(guò)向心力演示器對(duì)此進(jìn)行更深入的研究。實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法三、向心力的大小三、向心力的大小實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

ω，R一定，F(xiàn)與ｍ成正比m，Ｒ一定，F(xiàn)與ω成正比m，ω一定，F(xiàn)與Ｒ成正比你還能推導(dǎo)出其他向心力的公式么？常用的三個(gè)公式四、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)1.變速圓周運(yùn)動(dòng)OvFnFtF合變速圓周運(yùn)動(dòng)的沙袋正在加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所受的合力不指向圓心切向力Ft

：垂直半徑方向的分力向心力Fn

：指向圓心的分力產(chǎn)生向心加速度，改變速度方向產(chǎn)生切向加速度，改變速度大小四、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)2.一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為一般的曲線運(yùn)動(dòng)。把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在注意到這點(diǎn)區(qū)別之后，分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法對(duì)一般曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行處理了。課堂小結(jié)Orωm探究向心力的來(lái)源:

小球在光滑玻璃漏斗中某一平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)重力和支持力的合力充當(dāng)F向豎直方向:水平方向:θθmgNNcosθ=mg

Nsinθ=mω2r

F合=F向

mgtanθmgNF合=mω2rmgtanθ=mω2rgtanθ=ω2rω=

【典例2】(多選)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐形筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）A.線速度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.對(duì)筒壁的壓力A球大于B球

mgNAmgNBABABθmgtanθ==mω2rv2rm=m4π2T2rV=

ω=

T=

【變式2】(多選)如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐形筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中mA>mB,則下列說(shuō)法正確的是（

）A.線速度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.對(duì)筒壁的壓力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】?jī)筛L(zhǎng)度不同的細(xì)線下面分別懸掛兩個(gè)相同小球，細(xì)線上端固定在同一點(diǎn)，若兩個(gè)小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則兩個(gè)擺球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，相對(duì)位置關(guān)系示意圖正確的是(

)Bmgtanθ=mω2rmgTθ=mω2LsinθθL

課堂練習(xí)1.(對(duì)向心力的理解)(多選)對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,下列判斷正確的是(

)

A.合力的大小不變,方向一定指向圓心B.合力的大小不變,方向也不變C.合力產(chǎn)生的效果既改變速度的方向,又改變速度的大小D.合力產(chǎn)生的效果只改變速度的方向,不改變速度的大小答案:AD解析:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合力充當(dāng)向心力,方向一定指向圓心,大小不變,且只改變速度的方向不改變速度的大小。課堂練習(xí)2.(向心力的來(lái)源)(多選)如圖所示,一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn),將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放,則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中小球的向心力是(

)A.繩的拉力B.重力和繩拉力的合力C.重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力D.繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力答案:CD課堂練習(xí)解析:對(duì)小球受力分析如圖所示。小球受重力和繩子拉力作用,向心力是指向圓心方向的合外力,它可以是小球所受合力沿繩子方向的分力,也可以是各力沿繩子方向的分力的合力,故C、D正確。課堂練習(xí)3.(變速圓周運(yùn)動(dòng)的分析)如圖所示,一圓盤可繞一通過(guò)圓心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),在圓盤上放一塊橡皮,橡皮塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)(俯視為逆時(shí)針)。某段時(shí)間內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)速不斷增大,但橡皮塊仍相對(duì)圓盤靜止,在這段時(shí)間內(nèi),關(guān)于橡皮塊所受摩擦力Ff的方向的四種表示(俯視圖)中,正確的是(

)答案:C課堂練習(xí)解析:因?yàn)閳A盤轉(zhuǎn)速不斷增大,所以橡皮塊將隨圓盤一起進(jìn)行加速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)摩擦力Ff既要提供指向圓心的向心力,又要提供與運(yùn)動(dòng)方向相同的切向力,所以合力方向應(yīng)該在軌道內(nèi)側(cè)且與速度成銳角,故C正確。課堂練習(xí)6.（向心力的大?。╅L(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線，拴一質(zhì)量為m的小球，細(xì)線上端固定，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖11所示，求細(xì)線與豎直方向成θ角時(shí)：(重力加速度為