物理人教版（2019）必修第二册6.2向心力（共27张ppt）

(共27张PPT)
6.2 向心力
观察思考
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？
大小相等
方向不断变化
线速度
匀速圆周运动
变速运动
一定有加速度
合外力不为零
那么迫使物体做匀速圆周运动的合力方向有何特点呢？
思考
G
FN
F
合力
合力为绳子的拉力
沿着绳子指向圆心。
FN 与G 相抵消
1.小球受到哪几个力作用？
2.什么力使小球做匀速圆周运动？
3.该力的方向指向何方？
轻绳栓一小球，在光滑水平面做匀速圆周运动。
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力
，这个指向圆心的力叫作向心力。
3.方向：________，向心力方向与速度方向垂直，是____力。
4.作用效果：
2.符号：Fn
O
F
F
F
v
v
v
O
一、向心力
总指向圆心
指向圆心
变
只改变速度的方向，
不改变速度的大小。
静摩擦力充当向心力
拉力与重力的合力充当向心力
二、向心力的来源
r
θ
O
物体所受重力和支持力的合力充当向心力
G
Ff
FN
ω
向心力的来源
物体所受支持力（弹力）充当向心力
向心力的几点说明
1.向心力的来源：
2.向心力是效果力，并不是一种新的性质力。即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，受力分析时，不用画出！！！！！！
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或者某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。
感受向心力大小
手拉绳子让物体在水平面内做圆周运动。此时，物体所受的向心力近似等于手对绳的拉力。
猜想：向心力大小可能与物体质量、转动速度、转动半径有关。
二、探究实验：向心力的大小
1.向心力演示器介绍
2.向心力大小与圆周运动的半径的关系：
3.向心力大小与物体的质量的关系：
4.向心力大小与物体的角速度的关系：
二、向心力的大小
当质量、角速度相同时，探究向心力大小与圆周运动半径成正比
当角速度、圆周运动的半径相同时，向心力大小与质量成正比
当质量、圆周运动的半径相同时，向心力大小与角速度成正比
综上：
当F、m、w、r均取国际单位制时，系数k=1。
二、向心力的大小
Fn=m
v2
r
Fn=m ω2 r
（2）向心力与线速度的关系：
（1）向心力与角速度的关系：
匀速圆周运动：F合=Fn
三、一般的圆周运动
O
O
Fn
Ft
F合
v
Fn
Ft
v
F合
速度增大的圆周运动
速度减小的圆周运动
匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？
切向力Ft ：沿着切线方向的力
向心力Fn ：沿着半径（或指向圆心）的力
产生切向加速度，改变速度的大小
产生向心加速度，改变速度的方向
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。
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动。
r1
r2
一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样，如何研究？
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。
四、一般的曲线运动
3.(多选)洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附着在筒壁上,如图，则此时(　　)
A.衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用
B.衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的
C.筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而减小
D.筒壁对衣物的摩擦力不随转速增大而改变
答案:AD
【例1】 如图所示，一水平放置的圆盘，可以绕中心O点旋转，盘上放一个质量为0.3 kg的铁块，铁块与一根质量可以不计的弹簧测力计相连接。铁块随圆盘一起匀速转动，角速度是10 rad/s时，铁块距中心O点40 cm远，这时弹簧测力计的示数是10 N，则圆盘对铁块的摩擦力大小是　　　　　　。
答案:2 N
6.如图，有一质量为m1的小球A与质量为m2的物块B通过轻绳相连,轻绳穿过光滑水平板中央的竖直小孔O。当小球A在水平板上绕O点做半径为r的匀速圆周运动时,物块B刚好保持静止。求:(重力加速度为g)
(1)轻绳的拉力大小;
(2)小球A运动的线速度大小。
2.控制变量法是物理实验探究的基本方法之一。下图是用控制变量法探究向心力大小与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验情境图。
(1)探究向心力大小与质量m之间关系的是图　　　;
(2)探究向心力大小与角速度ω之间关系的是图　　　　。
丙
甲
1.用如图的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动,槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力,钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所需向心力的比值。
D C C
【例2】 一根长为0.8 m的绳子，当受到7.84 N的拉力时被拉断。若在此绳的一端拴一个质量为0.4 kg的物体，使物体以绳子的另一端为圆心在竖直面内做圆周运动，当物体运动到最低点时绳子恰好断裂。求物体运动至最低点时的角速度和线速度大小。(g取9.8 m/s2)
答案:3.5 rad/s　2.8 m/s
4.如图，水平圆盘上叠放着两个物块A和B,当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时,物块与圆盘始终保持相对静止,则(　　)
A.物块A不受摩擦力作用
B.物块B受5个力作用
C.当转速增大时,A所受摩擦力增大,B所受摩擦力减小
D.A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴
答案:B
小本152.7.有一种叫“飞椅”的游乐项目如图，长为l的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。
小本153.7.如图，用一根长为l=1 m的细线，一端系一质量为m=1 kg的小球(可视为质点)，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角θ=37°。当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时，细线的拉力为FT。(g取10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，结果可用根式表示)
(1)若要小球离开锥面，则小球的角速度ω0至少为多大 (2)若细线与竖直方向的夹角为60°，则小球的角速度ω' 为多大