高一下期物理人教版（2019）必修第二册 6.2 向心力 课件(共22张PPT)
文档属性
| 名称 | 高一下期物理人教版（2019）必修第二册 6.2 向心力 课件(共22张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 9.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-31 10:18:49 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
第六章 圆周运动
6.2 向心力
圆周运动
匀速圆周运动
非匀速圆周运动
变速曲线运动
速度改变，一定有加速度
合外力 一定不为零
那么匀速圆周运动物体所受的合外力有何特点呢？
复习引入 寻根追源
0
实验激趣 体验向心力
1
观察与思考：小球为什么不会掉下来？
实验激趣 体验向心力
1
1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力，叫向心力。
4. 效果：只改变 v 的方向，不改变 v 的大小。
3. 方向：始终指向圆心 ( 与 v 垂直 )，是变力。
2. 符号：Fn
向心力
v
v
v
O
Fn
Fn
Fn
总结提升 明确向心力
2
FN
mg
f
转
盘
静摩擦力 f 提供向心力
总结提升 明确向心力
2
物块随着圆桶一起匀速转动时,物块的受力
桶对物块的支持力提供向心力
ω
G
f
FN
总结提升 明确向心力
2
F合
ω
θ
O'
O
R
θ
ω
θ
m
m
O
r
mg
N
mg
N
F合
Fn= F合
沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球
总结提升 明确向心力
2
在物理学中，我们认识物理量时可以先定性了解，然后再探究它与不同物理量之间的定量关系。
做一做：感受向心力，猜测向心力的大小与哪些因素有关
结论：向心力的大小与质量、半径以及转动的快慢有关。
m
r
ω
规律探究 向心力大小
3
探究实验：用向心力演示器
标尺
长槽
短槽
挡板
手柄
变速塔轮
规律探究 向心力大小
3
二、数据收集与分析
1.m、r一定:
规律探究 向心力大小
3
2.m、ω一定:
3.r、ω一定:
1、F与m的关系
保持r、ω一定
保持ω 、m一定
3、F与ω 的关系
保持m、 r一定
2、F与r的关系
m大，F也大
ω 大，F也大
r大，F也大
结论:
方法: 控制变量法
规律探究 向心力大小
3
Fn=m rω2
或者
Fn=m
v2
r
精确实验证明: 物体做圆周运动，需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。
规律探究 向心力大小
3
例2 一个质量为0.1 kg的小球，用一长0.45 m的细绳拴着，绳的另一端系在O点，让小球从图所示位置从静止开始释放，运动到最低点时小球的速度为3 m/s.(小球视为质点，绳不可伸长，取g＝10 m/s2)
(1)分析小球运动到最低点时向心力的来源，画出小球受力示意图；
(2)小球到达最低点时绳对小球的拉力的大小.
问题解决 深入向心力
4
例3. 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 。
O′
O
mg
FT
F
θ
L
小球做圆周运动的半径 R = Lsin θ
R
解：小球的向心力由 FT 和 G 的合力提供
即 ：mgtan θ = mω2Lsin θ
F向 = mω2R
F向 = F = mgtan θ
问题解决 深入向心力
4
例4. 如图，半径为 r 的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为 μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？
解：小橡皮受力分析如图。
小橡皮恰不下落时，有：Ff = mg
其中：Ff = μFN
而由向心力公式：FN = mω2r
解以上各式得：
G
Ff
FN
问题解决 深入向心力
4
F
O
链球的运动
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
O
v
Fn
Ft
F合
变速圆周运动
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
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
r1
r2
处理一般曲线运动的方法
把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的轨道半径。
在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进行处理了。
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
例2 如图7所示，某物体沿 光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，则
A.物体的合力为零
B.物体的合力大小不变，方向始终指向圆心O
C.物体的合力就是向心力
D.物体的合力方向始终不与其运动方向垂直(最低点除外)
√
图7
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
例1 如图6所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直.当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是
A.当转盘匀速转动时，P所受摩擦力方向为c
B.当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力
C.当转盘加速转动时，P所受摩擦力方向可能为a
D.当转盘减速转动时，P所受摩擦力方向可能为b
√
图6
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
3. 向心力的大小
2. 向心力的作用效果：
1. 向心力的方向：
4. 变速圆周运动中的合力并非向心力
指向圆心
改变速度的方向
在匀速圆周运动中合力充当向心力
总结提升 升华向心力
6
第六章 圆周运动
6.2 向心力
圆周运动
匀速圆周运动
非匀速圆周运动
变速曲线运动
速度改变，一定有加速度
合外力 一定不为零
那么匀速圆周运动物体所受的合外力有何特点呢？
复习引入 寻根追源
0
实验激趣 体验向心力
1
观察与思考：小球为什么不会掉下来？
实验激趣 体验向心力
1
1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力，叫向心力。
4. 效果：只改变 v 的方向，不改变 v 的大小。
3. 方向：始终指向圆心 ( 与 v 垂直 )，是变力。
2. 符号：Fn
向心力
v
v
v
O
Fn
Fn
Fn
总结提升 明确向心力
2
FN
mg
f
转
盘
静摩擦力 f 提供向心力
总结提升 明确向心力
2
物块随着圆桶一起匀速转动时,物块的受力
桶对物块的支持力提供向心力
ω
G
f
FN
总结提升 明确向心力
2
F合
ω
θ
O'
O
R
θ
ω
θ
m
m
O
r
mg
N
mg
N
F合
Fn= F合
沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球
总结提升 明确向心力
2
在物理学中，我们认识物理量时可以先定性了解，然后再探究它与不同物理量之间的定量关系。
做一做：感受向心力，猜测向心力的大小与哪些因素有关
结论：向心力的大小与质量、半径以及转动的快慢有关。
m
r
ω
规律探究 向心力大小
3
探究实验：用向心力演示器
标尺
长槽
短槽
挡板
手柄
变速塔轮
规律探究 向心力大小
3
二、数据收集与分析
1.m、r一定:
规律探究 向心力大小
3
2.m、ω一定:
3.r、ω一定:
1、F与m的关系
保持r、ω一定
保持ω 、m一定
3、F与ω 的关系
保持m、 r一定
2、F与r的关系
m大，F也大
ω 大，F也大
r大，F也大
结论:
方法: 控制变量法
规律探究 向心力大小
3
Fn=m rω2
或者
Fn=m
v2
r
精确实验证明: 物体做圆周运动，需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。
规律探究 向心力大小
3
例2 一个质量为0.1 kg的小球，用一长0.45 m的细绳拴着，绳的另一端系在O点，让小球从图所示位置从静止开始释放，运动到最低点时小球的速度为3 m/s.(小球视为质点，绳不可伸长，取g＝10 m/s2)
(1)分析小球运动到最低点时向心力的来源，画出小球受力示意图；
(2)小球到达最低点时绳对小球的拉力的大小.
问题解决 深入向心力
4
例3. 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 。
O′
O
mg
FT
F
θ
L
小球做圆周运动的半径 R = Lsin θ
R
解：小球的向心力由 FT 和 G 的合力提供
即 ：mgtan θ = mω2Lsin θ
F向 = mω2R
F向 = F = mgtan θ
问题解决 深入向心力
4
例4. 如图，半径为 r 的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为 μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？
解：小橡皮受力分析如图。
小橡皮恰不下落时，有：Ff = mg
其中：Ff = μFN
而由向心力公式：FN = mω2r
解以上各式得：
G
Ff
FN
问题解决 深入向心力
4
F
O
链球的运动
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
O
v
Fn
Ft
F合
变速圆周运动
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
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
r1
r2
处理一般曲线运动的方法
把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的轨道半径。
在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进行处理了。
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
例2 如图7所示，某物体沿 光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，则
A.物体的合力为零
B.物体的合力大小不变，方向始终指向圆心O
C.物体的合力就是向心力
D.物体的合力方向始终不与其运动方向垂直(最低点除外)
√
图7
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
例1 如图6所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直.当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是
A.当转盘匀速转动时，P所受摩擦力方向为c
B.当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力
C.当转盘加速转动时，P所受摩擦力方向可能为a
D.当转盘减速转动时，P所受摩擦力方向可能为b
√
图6
拓展外延 一般曲线运动的受力
5
3. 向心力的大小
2. 向心力的作用效果：
1. 向心力的方向：
4. 变速圆周运动中的合力并非向心力
指向圆心
改变速度的方向
在匀速圆周运动中合力充当向心力
总结提升 升华向心力
6