高一下学期物理人教版（2019）必修第二册6.2 向心力 课件（28张PPT)

(共28张PPT)
这些物体为什么会做圆周运动？
地球公转
地球围绕太阳转
绳拉小球
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
O
G
N
F
小球受力分析：
O
FN与G相抵消，所以合力为F
O
F
F
F
V
V
V
O
小球受力分析：
总结：做匀速圆周运动，合外力指向圆心，与速度V垂直
小球受力分析2
F合=F向
向心力公式
加速度公式：an=rω2或an=v2/r或an=4∏2r/T2或an=ωv
向心力公式：Fn=man=mrω2或mv2/r或Fn=m 4∏2r/T2
做匀速圆周运动的物体加速度的公式是什么？
根据牛顿第二定律，产生加速度的原因是什么？
什么力提供了物体需要的向心力？
几个典型的圆周运动
小球受到哪些力的作用？
向心力由什么力提供？
r
θ
O
G
F合
F
结论:
向心力由拉力F和重力G的合力提供
问题
思考：
例一、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω、周期Ｔ及细绳对小球的拉力。
O‘
O
mg
T
F
小球受力：
竖直向下的重力G
沿绳方向的拉力FT
小球的向心力：
由FT和G的合力提供
解：
θ
L
小球做圆周运动的半径
由牛顿第二定律：
即：
ω
O
例二、水平面上绕自身轴匀速旋转的圆盘上放置一木块，木块相对圆盘静止，试分析木块的向心力。
木块受力：
竖直向下的重力 G
G
竖直向上的支持力 F N
N
水平方向指向圆心的摩擦力 f
木块做圆周运动所需向心力：
f
由圆盘对木块的静摩擦力 F f 提供
f
f
f
f
f
f
例三、试分析在竖直放置光滑圆锥内做匀速圆周运动小球所需的向心力。
小球受力：
竖直向下的重力 G
垂直圆锥面的支持力F N
G
N
F
小球的向心力：
由重力和支持力的合力提供
向心力是一种新的力吗
向心力来源归类总结：
( C )
Ｎ
mg
f静
N
mg
f
mg
T
2.特点：方向始终与V垂直，指向圆心。
3.作用效果：只改变V的方向,不改变V的大小。
4.向心力大小：
5.向心力的来源：
受力分析时, 不能多出一个向心力。
或：F=m
v2
r
F=mrω2
是一种效果力，它可以是某一个力（重力、弹力、摩擦力）或几个力的合力，也可以是某个力的分力。
是变力
向心力:
1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的
合外力，叫向心力。
变速圆周运动的向心力
F
t
F
n
F
O
匀速圆周运动
·O
·
F
Fn
Ft
v
G
N
F
变速圆周运动
合外力全部提供向心力
合外力部分提供向心力
（4）解方程，对结果进行必要的讨论。
（1）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。
（2）对研究对象进行受力分析，利用平行四边形定则或正交分解法，找出指向圆心方向上的合力----向心力。
（3）建立以指向圆心方向为正方向，根据向心力公式列出方程。
注意：对于匀速圆周运动，F向就是物体所受的合外力F合
二、运用向心力公式解题的基本方法
练习3、如图所示，将一根光滑的细金属棒折成V形，顶角为2θ，其对称轴竖直，在其中一边套上一个金属环P。当两棒绕其对称轴以每秒n 转匀速转动时，小环离轴的距离为————
θ
θ
ω
解：分析小环的受力如图示：
mg
N
F
θ
F=mg ctgθ=mω2r
ω=2πn
A
1．质量为m的小球用长L的不可伸长细线悬挂在O点，在O点正下方L/2处有一个光滑的小钉O’。把小球拉开偏离坚直方向，如图所示，然后放手，当小球第一次通过最低点P时（ ）
A. 小球的速率突然增大。
B. 小球的角速度突然增大。
C. 小球的向心加速度突然增大。
D. 细线上的拉力突然增大。
BCD
练习
2. 物体做匀速圆周运动的条件是 （ ）
A.物体有一定的初速度，且受到一个始终和初速度垂直的恒力作用
B.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变，方向变化的力的作用
C.物体有一定的初速度，且受到一个方向始终指向圆心的力的作用
D.物体有一定的初速度，且受到一个大小不变方向始终跟速度垂直的力的作用
D
3．如图，小物体m与圆盘保持相对静止，随盘一起做匀速圆周运动，则物体的受力情况是 （ ）
A．受重力、支持力、静摩擦力和
向心力的作用
B．摩擦力的方向始终指向圆心O
C．重力和支持力是一对平衡力
D．摩擦力是使物体做匀速圆周运
动的向心力
BCD
ω
m
4．如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于小球受力，正确的是（ ）
A.受重力、拉力、向心力;
B.受重力、拉力;
C.重力;
D.以上均不正确;
B
5.一圆筒绕其中心轴OO1匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动相对筒无滑动，如图2所示，物体所受向心力是 （ ）
　　A.物体的重力
　B.筒壁对物体的静摩擦力
　C.筒壁对物体的弹力
　D.物体所受重力与弹力的合力
C
1、质量为m的球用长为L的细绳悬于天花板的O点，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直线成θ角，则以下正确的是( )
A.摆球受重力、拉力和向心力的作用
B.摆球只受重力、拉力的作用
C.摆球做匀速圆周运动的向心力为mg tg θ
D.摆球做匀速圆周运动的周期为
B C D
强化训练：
练习一
F合=mg tgnθ
F向=mrω2=mr(2π/T)2
r= L sin θ
小球在水平面内做匀速圆周运动，其合力必沿水平方向指向圆心，大小应等于小球做匀速圆周运动所需的向心力。即绳的拉力F与重力的合力沿水平方向，由平行四边形定则可得
G
F1
F合
r
θ
由F向= F合，联立上述各式可得
练习一解答
2、上海在北纬31°，求上海所在处质量为1Kg的物体绕地轴做圆周运动所受向心力是多大？（设地球半径R=6400km，COS31°=0.86）
A
O
R
r
分析：首先应明确物体做匀速圆周运动；再确定圆周轨迹、圆心及半径。
物体随地球自转的角速度
ω =2 π/T
圆周半径r=R cos31°
∴F=mr ω2
=m R cos31° (2 π/T) 2
代入数据可得F=2.9×102m/s2
O’
练习二
课 堂 小 结
一、向心力：
⑴ 大小：
⑵ 方向： 沿半径指向圆心。是变力。
⑶ 特点： F ⊥ V , 方向不断变化。
⑷ 来源：向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力提供，也可以是某个力的分力，或几个力的合力所提供
或：F=m
v2
r
F=mrω2
学如逆水行舟
不进则退