6.2 向心力 课件 2023-2024学年高一物理人教版(2019)必修第二册(共24张PPT)
文档属性
| 名称 | 6.2 向心力 课件 2023-2024学年高一物理人教版(2019)必修第二册(共24张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 20.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-10 16:11:11 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第1节 向心力
第六章 圆周运动
这就是我们今天将要学习的问题。
勇敢者转盘，空中飞椅，它们与人一起做匀速圆周运动。
你知道它们在运动过程中所受合力的方向有什么特点吗？
1.理解向心力的概念及其表达式的确切含义。
2.感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系。
3.掌握向心力的表达式，能够计算简单情境中的向心力。
4.知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法。
知识点一：向心力
女运动员受到几个力的作用 这几个力的合力沿什么方向
重力、支持力，男运动员给她的拉力，指向圆心。
观看视频
这个拉力——向心力有什么特点呢？
做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。用Fn 表示。
（1）向心力方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）
（2）向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小
（3）力是矢量，向心力的方向时刻发生改变，所以向心力是变力
O
F
F
F
v
v
v
2.向心力的特点
1.定义
那么向心力是怎样产生的他是物体受到的吗？
ω
O
r
（5）向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，
或者是几个力的合力来提供。
（4）向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性
质的力来命名的。
3.向心力的来源实力分析
F
G
Fn
θ
ω
θ
m
O
r
mg
FN
Fn
y
x
O'
O
R
θ
ω
m
mg
FN
F合
y
x
Fn＝mg tanθ
知识点二：向心力的大小
思考:怎样研究向心力的大小与那些因素有关？
向心力的大小我们可以先通过实验感受向心力大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验，进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。
实验步骤：
（1）在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。
（2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量感受向心力的变化。
（3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度感受向心力的变化。
（4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。
感受向心力
做一做
实验器材：绳子、小沙袋
r
实验结论：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。
向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢？
我们可以通过向心力演示器对此进行更深入的研究。
做一做
探究向心力大小的表达式
1.实验器材：向心力演示器、两个质量相同的钢球和一个质量小的铝球。
向心力演示器
1
2
4
3
5
8
7
6
2.向心力演示器的构造
匀速转动手柄 1、变速塔轮 2 和 3 、长槽 4 和短槽 5、横臂 6、弹簧测力套筒 7、标尺 8。
3.原理
匀速转动手柄 ，使变速塔轮以及长槽和短槽和槽内的的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺 。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
4、实验步骤
（1）向心力与质量关系
让钢球与铝球的质量之比为2:1。将钢球和铝球分别放在相同半径处，摇动手柄。观察套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。
其他条件相同的条件下，质量越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大
（2）向心力与角速度的关系
将两个质量相同的小钢球放在相同半径处。皮带套在两个半径为2:1的塔轮上，转动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。
其他条件相同的条件下，角速度越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。
（3）向心力与半径的关系
将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处。摇动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。
其他条件相同的条件下，半径越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。
精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn ＝ mω2r
由：v=ωr 得
Fn＝m
知识点三：变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1、加速、减速、改变速度方向
（1）加速：速度方向与力的方向相同
（2）减速：速度方向与力的方向相反
v
F
v
F
Fn
（3）力的方向与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度的大小。
2、变速圆周运动的特点
如图：做圆周运动的沙袋正在加速转动。O是沙袋运动轨迹的圆心，F 是绳对沙袋的拉力。
F
O
根据 F产生的效果，可以把 F 分解为两个相互垂直的分力：跟圆周相切的分力 Ft 和指向圆心的分力 Fn。Ft 与沙袋运动的速度同向，使得沙袋的速度越来越大 ；Fn 指向圆心，提供沙袋做圆周运动所需的向心力，改变沙袋速度的方向。
F
Fn
Ft
Fn 改变速度的方向 Ft 改变速度的大小
v0
思考与讨论:当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角是大于 90°还是小于 90°呢？
大于 90°
F
Fn
Ft
v0
Ft 与物体运动的速度反向，使得物体的速度越来越小 ；Fn 指向圆心，提供物体做圆周运动所需的向心力，改变物体速度的方向。
r2
r1
3、一般的曲线运动
（1）定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。
（2）研究方法：采用圆周运动的分析方法来处理
在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。
这样，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来处理了。
v
v
1.用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A.在线速度一定情况下，线越长越易断
B.在线速度一定情况下，线越短越易断
C.在角速度一定情况下，线越长越易断
D.在角速度一定情况下，线越短越易断
BC
2.如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略摩擦)，这时球受到的力是( )
A．重力和向心力
B．重力和支持力
C．重力、支持力和向心力
D．重力
B
3.如图所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，下列说法正确的是( )
A．水平路面对轿车弹力的方向斜向上
B．轿车受到的静摩擦力提供转弯的向心力
C．轿车受到的向心力是重力、支持力和牵引力的合力
D．轿车所受的合力方向一定与运动路线的切线方向垂直
B
一、向心力
1、向心力
做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力,用符号：Fn
2、方向：始终指向圆心(与v 垂直或与半径垂直)，是变力。
3、向心力的作用只改变线速度的方向。
4、向心力来源
二、向心力的大小
向心力的大小可以表示为：Fn ＝ mω2r 由：v=ωr 得：Fn＝m
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1、变速圆周运动
Fn 改变速度的方向 Ft 改变速度的大小
2、研究方法：采用圆周运动的分析方法来处理
第1节 向心力
第六章 圆周运动
这就是我们今天将要学习的问题。
勇敢者转盘，空中飞椅，它们与人一起做匀速圆周运动。
你知道它们在运动过程中所受合力的方向有什么特点吗？
1.理解向心力的概念及其表达式的确切含义。
2.感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系。
3.掌握向心力的表达式，能够计算简单情境中的向心力。
4.知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法。
知识点一：向心力
女运动员受到几个力的作用 这几个力的合力沿什么方向
重力、支持力，男运动员给她的拉力，指向圆心。
观看视频
这个拉力——向心力有什么特点呢？
做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。用Fn 表示。
（1）向心力方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）
（2）向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小
（3）力是矢量，向心力的方向时刻发生改变，所以向心力是变力
O
F
F
F
v
v
v
2.向心力的特点
1.定义
那么向心力是怎样产生的他是物体受到的吗？
ω
O
r
（5）向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，
或者是几个力的合力来提供。
（4）向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性
质的力来命名的。
3.向心力的来源实力分析
F
G
Fn
θ
ω
θ
m
O
r
mg
FN
Fn
y
x
O'
O
R
θ
ω
m
mg
FN
F合
y
x
Fn＝mg tanθ
知识点二：向心力的大小
思考:怎样研究向心力的大小与那些因素有关？
向心力的大小我们可以先通过实验感受向心力大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验，进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。
实验步骤：
（1）在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。
（2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量感受向心力的变化。
（3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度感受向心力的变化。
（4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。
感受向心力
做一做
实验器材：绳子、小沙袋
r
实验结论：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。
向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢？
我们可以通过向心力演示器对此进行更深入的研究。
做一做
探究向心力大小的表达式
1.实验器材：向心力演示器、两个质量相同的钢球和一个质量小的铝球。
向心力演示器
1
2
4
3
5
8
7
6
2.向心力演示器的构造
匀速转动手柄 1、变速塔轮 2 和 3 、长槽 4 和短槽 5、横臂 6、弹簧测力套筒 7、标尺 8。
3.原理
匀速转动手柄 ，使变速塔轮以及长槽和短槽和槽内的的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺 。根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
4、实验步骤
（1）向心力与质量关系
让钢球与铝球的质量之比为2:1。将钢球和铝球分别放在相同半径处，摇动手柄。观察套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。
其他条件相同的条件下，质量越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大
（2）向心力与角速度的关系
将两个质量相同的小钢球放在相同半径处。皮带套在两个半径为2:1的塔轮上，转动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。
其他条件相同的条件下，角速度越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。
（3）向心力与半径的关系
将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处。摇动手柄观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。
其他条件相同的条件下，半径越大，套桶露出标度的格数越多，即向心力越大。
精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn ＝ mω2r
由：v=ωr 得
Fn＝m
知识点三：变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1、加速、减速、改变速度方向
（1）加速：速度方向与力的方向相同
（2）减速：速度方向与力的方向相反
v
F
v
F
Fn
（3）力的方向与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变速度的大小。
2、变速圆周运动的特点
如图：做圆周运动的沙袋正在加速转动。O是沙袋运动轨迹的圆心，F 是绳对沙袋的拉力。
F
O
根据 F产生的效果，可以把 F 分解为两个相互垂直的分力：跟圆周相切的分力 Ft 和指向圆心的分力 Fn。Ft 与沙袋运动的速度同向，使得沙袋的速度越来越大 ；Fn 指向圆心，提供沙袋做圆周运动所需的向心力，改变沙袋速度的方向。
F
Fn
Ft
Fn 改变速度的方向 Ft 改变速度的大小
v0
思考与讨论:当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力的方向与速度方向的夹角是大于 90°还是小于 90°呢？
大于 90°
F
Fn
Ft
v0
Ft 与物体运动的速度反向，使得物体的速度越来越小 ；Fn 指向圆心，提供物体做圆周运动所需的向心力，改变物体速度的方向。
r2
r1
3、一般的曲线运动
（1）定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。
（2）研究方法：采用圆周运动的分析方法来处理
在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。
这样，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来处理了。
v
v
1.用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A.在线速度一定情况下，线越长越易断
B.在线速度一定情况下，线越短越易断
C.在角速度一定情况下，线越长越易断
D.在角速度一定情况下，线越短越易断
BC
2.如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略摩擦)，这时球受到的力是( )
A．重力和向心力
B．重力和支持力
C．重力、支持力和向心力
D．重力
B
3.如图所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，下列说法正确的是( )
A．水平路面对轿车弹力的方向斜向上
B．轿车受到的静摩擦力提供转弯的向心力
C．轿车受到的向心力是重力、支持力和牵引力的合力
D．轿车所受的合力方向一定与运动路线的切线方向垂直
B
一、向心力
1、向心力
做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力,用符号：Fn
2、方向：始终指向圆心(与v 垂直或与半径垂直)，是变力。
3、向心力的作用只改变线速度的方向。
4、向心力来源
二、向心力的大小
向心力的大小可以表示为：Fn ＝ mω2r 由：v=ωr 得：Fn＝m
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1、变速圆周运动
Fn 改变速度的方向 Ft 改变速度的大小
2、研究方法：采用圆周运动的分析方法来处理