6.2向心力课件-2023-2024学年高一下学期物理教人教版（2019）必修第二册(共27张PPT)

(共27张PPT)
向心力
授课教师：
学习目标及重点
1.知道向心力是一种效果力，会分析向心力的来源。(重点)
2.知道匀速圆周运动中向心加力的表达式，并能用来进行计算。(重点)
3.能分析变速圆周的向心力的来源和作用。(重点)
知识回顾
课前引入
飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到了哪些力？
所受合力的方向有什么特点？
课前引入
一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。用剪刀将细线剪断，观察小球的运动。你认为使小球做圆周运动的力指向何方？
G
FN
F
合力
做匀速圆周运动的物体合力始终指向圆心，与速度v垂直。这就是我们今天要学的第一个问题——向心力。
向心力的概念
1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。
3. 方向：指向圆心(方向时刻变化)，向心力方向与速度方向垂直，是变力。
4. 作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。
2. 符号：Fn
O
F
F
F
v
v
v
O
向心力的来源
G
FN
F
拉力充当向心力
FN
mg
F静
物体所受拉力充当向心力
做匀速圆周运动的物体所受到的的合力充当向心力
小物块所受静摩擦力充当向心力
向心力的来源
G
Ff
FN
ω
F合＝FN = Fn
物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力
物体所受支持力充当向心力
向心力的来源
小球所受绳子拉力和重力的合力充当向心力
圆锥摆
r
θ
O
G=mg
F合
F
也可以说成拉力F在水平方向的分力充当向心力
向心力的来源
小球在漏斗上某一平面做匀速圆周运动（不及摩擦力）
物体所受重力和支持力的合力充当向心力
竖直方向 Fn cosθ =G
水平方向 F合＝Fn sinθ = Gtan θ
F合
ω
θ
θ
m
O
r
mg
N
物体所受支持力在水平方向上的分力充当向心力
向心力的来源
玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力
在水平面内做匀速圆周运动（不计摩擦）
竖直方向 Fn cosθ =G
水平方向 F合＝Fn sinθ = Gtan θ
玻璃球所受内壁支持力在水平方向上的分力充当向心力
O'
O
R
θ
ω
m
mg
FN
F合
y
x
向心力的来源
1.向心力的来源：向心力可以是重力、弹力、摩擦 力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。
2.向心力是根据作用效果命名，并不是一种新的性质的力。
3.向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。
例1. 判断向心力的来源
（1）绳子的一端系在光滑水平桌面上的O点，另一端系一小球，使小球在桌面上做匀速圆周运动。
（2）木块随圆盘一起做匀速圆周运动。
（3）汽车过凹形桥的底部和凸形桥的顶部时。
（4）随圆筒做匀速圆周运动的物体
典例
典例
G
FN
F
FN
mg
F静
mg
FN
mg
FN
G
Ff
FN
典例
例2.（多选）下列关于向心力的说法中正确的是(　　)
A．物体受到向心力的作用才可能做圆周运动
B．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出
C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力
D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢
BCD
向心力演示实验线速度
角速度
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
实验方法:控制变量法
角速度
根据 推导向心力的另一表达式：
公式：
Fn＝mω2r
Fn＝mω2r
典例
例3.在光滑的水平面上，用长为l的细线拴一质量为m的小球，以角速度ω做匀速圆周运动。则下列说法中正确的是（　　）
A．l、ω不变，m越大线越易被拉断
B．m、ω不变，l越小线越易被拉断
C．m、l不变，ω越大线越易被拉断
D．m不变，l减半且角速度加倍时，线的拉力不变
AC
典例
例4.一个圆盘在水平面内绕中心轴匀速转动，角速度为2rad/s，盘面上距圆盘中心0.2m处有一个质量为0.5kg的小物体随盘一起做匀速圆周运动，则圆盘对物体的静摩擦力大小为 ________N。
Fn＝mω2r f静=Fn
∴f静=0.4（N）
0.4
典例
例5. 某机场行李传送装置如图甲所示，行李（看成质点）在弯道部分的运动视为匀速圆周运动，轨迹如图乙中圆弧AB所示。已知圆弧AB的长度l=1.5m,所对应的半径r=1.2m。质量m=10kg的行李从A运动到B的过程中，所用时间t=5s,求：
（1）行李线速度的大小v；
（2）行李所受向心力的大小F。
典例
例6.（多选）如图所示，小物块放在水平转盘上，随盘同步做匀速圆周运动，则下列关于物块受力情况的叙述中正确的是(　　)
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．摩擦力的方向始终与线速度的方向相同
D．静摩擦力提供使物体做匀速圆周运动的向心力
BD
受重力、支持力和静摩擦力三个力。向心力是这三个力的合力，由于重力和支持力等大反向，所以，三个力的合力就是摩擦力。
变速圆周运动的受力
O
O
Fn

F合
v
Fn

v
F合
当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动
向心分力Fn ，产生向心加速度an，只改变线速度方向
切向分力Fτ ，产生切向加速度aτ，改变线速度的大小
速度增大的圆周运动
速度减小的圆周运动
一般曲线运动的受力
r1
r2
研究方法：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曲率半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。
总结
01
向心力概念：
1.做匀速圆周运动的物体所受的指向圆心的合力。
2.向心力是矢量，方向指向圆心且与线速度方向垂直。
02
圆向心力的来源：
1.向心力可以是重力、弹力、摩擦 力等各种性质力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。
物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。
2.向心力是根据作用效果命名，并不是性质力。
总结
03
向心力公式：
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