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 | 人教版（2019）必修第二册 6.2 向心力 课件(共22张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 4.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-20 14:11:37 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
曲线运动
向心力
讨论：光滑桌面上一个小球，由于细绳的牵引，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动，分析其受力及合力方向。
思考：匀速圆周运动，物体受到合力的方向？
回顾：曲线运动的条件
◆物体所受合外力的方向与速度方向不在同一直线上
合力方向始终与速度方向垂直且指向圆心。
向心力
匀速圆周运动的条件
探究向心力的大小：
1、提出问题：向心力的大小与哪些因素有关？
2、猜想假设：
Fn与m、r、ω有关
3、设计实验：
4、进行实验：
控制变量法
保持ω、m一定
Fn与r的关系
保持m、r一定
Fn与ω 的关系
保持r、ω一定
Fn与m的关系
5、得出结论：
保持ω、m一定
Fn ∝ ω2
保持m、 r一定
Fn∝ r
保持r、ω一定
Fn ∝m
Fn ＝kmω2r
向心力演示器
取国际单位制时，k取1，即 Fn ＝mω2r
思考：匀速圆周运动时，向心力大小、方向会改变么？
1、匀速圆周运动条件：合外力大小不变，方向始终与
速度方向垂直且指向圆心。
2、向心力来源：向心力可以是重力、弹力、摩擦力、
等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力，总之，
只要达到维持物体作圆周运动效果的力，就是向心力。
向心力是按力的作用效果来命名的。
3、向心力作用效果：产生向心加速度，只改变速度
方向，不改变速率。
几个有用的结论
4、向心力公式：
Fn ＝mω2r
（2）由F合＝ma，a向心加速度，F合为向心力，即得：
（1）实验探究得：
做匀速圆周运动时，物体所受的合力总是指向圆心，这时合力就等于向心力。
2．一般的曲线运动
（1）一般的曲线运动：轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。
（2）一般曲线运动的处理方法：
①把曲线分割成许多小段
②质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分
③分析质点经过某位置的运动时，可用圆周运动的分析方法来处理。
三、变速圆周运动和一般的曲线运动
1．匀速圆周运动和变速圆周运动
（1）圆周运动的分类：
按照速度大小是否变化可分为匀速圆周运动和非匀速圆周运动两类．
（2）匀速圆周运动：
做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，只是方向改变，因此受到的合外力总是指向圆心，其大小不变；加速度也总是指向圆心（加速度与线速度方向垂直），大小不变。
O
F
v
O
a
v
（3）非匀速圆周运动：
速度方向和大小均变
受到的合外力不指向圆心
具有两个分力:1、指向圆心的外力Fn
2、 沿切线方向的外力Ft
这种情况下，向心加速度不一定是物体做圆周运动的实际加速度，它是实际加速度在指向圆心方向的一个分量。
O
F
Fn
Ft
O
a
an
at
物体顺时针非匀速圆周运动
mg
FN
r
Ff静
转盘
例1:使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动.分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
四确定：确定研究对象、确定轨道平面、确定圆心位置、确定向心力的方向（确定轨道平面和圆心位置是难点）。
O
θ
O'
FT
mg
F合
圆锥摆
例2:圆锥摆运动：细线下面悬挂一钢球，细线上端固定，设法使小球在水平面面上做匀速圆周运动.分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
r
mg
Ff静
O
FN
滚筒
例4:如图所示，半径为r的圆筒绕轴以角速度ω匀速转动，物体m与圆筒壁之间有摩擦.分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
做匀速圆周运动时，物体所受的合力总是指向圆心，这时合力就等于向心力。
θ
O
r
mg
FN
F合
圆台筒
例3:玻璃球沿碗（透明）的内壁在水平面内匀速圆周运动；或者漏斗里的匀速圆周运动，如图。（不计摩擦）分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
N
mg
F
mg
N
θ
第一步：1、研究对象为A、B。2、两球轨道平面是水平的；3、它们的圆心均在转轴上；4、它们的向心力均在各自的水平轨道平面内指向各自圆心。
第二步：小球A和B的受力分析如图。
第三步：列方程。
（两球向心力相等）
一、匀速圆周运动的实例分析
AB
应用步骤：
（1）四确定：确定研究对象、确定轨道平面、确定
圆心位置、确定向心力的方向（确定轨道平面和圆
心位置是难点）。
（2）受力分析（不要把向心力作为某一性质的力进
行分析）写出合外力表达式。
（3）选定向心力方向列方程。
OVER
如图示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则：( )
N
mg
F
mg
N
θ
A、球A的线速度必定大于球B 的线速度。
B、球A的角速度必定小于球B的角速度。
C、球A的运动周期必定小于球B的运动周期。
D、球A对筒的压力必定大于球B对筒的压力。
E、球A的运动频率大于球B的运动频率。
第一步：1、研究对象为A、B。2、两球轨道平面是水平的；3、它们的圆心均在转轴上；4、它们的向心力均在各自的水平轨道平面内指向各自圆心。
第二步：小球A和B的受力分析如图。
θ
第三步：列方程。
（两球向心力相等）
AB
对下列作圆周运动的物体受力分析，并指出什么力（或什么
力在什么方向上的分力）提供向心力。
１、物体在水平方向的圆周运动。
mg
T
mg
T
mg
f
N
2、涉及摩擦力的圆周运动
f
o
T
f
r
o
设物体M和水平面保持相对静止。当ω具有最小值时， M有向圆心运动的趋势故水平面对M的摩擦力方向和指向圆心方向相反，且等于最大静摩擦力2 N。
当ω有最大值时， M有离开圆心的趋势，水平面对M的摩擦力的
方向指向圆心反向，大小也为2 N。
如图示，细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体，静止
在水平面，另一端通过光滑小孔掉着质量为m=0.3kg
的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m，并知M和水平
面的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线转动
问角速度在什么范围m会处于静止状态？g=10m/S2
弹簧测力套筒
转动手柄
长
槽
短
槽
小球
三层变速塔轮
标尺
挡板
弹簧测力套筒
（2）有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图14所示，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.
2008年广东物理卷
二、运动模型的建立
曲线运动
向心力
讨论：光滑桌面上一个小球，由于细绳的牵引，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动，分析其受力及合力方向。
思考：匀速圆周运动，物体受到合力的方向？
回顾：曲线运动的条件
◆物体所受合外力的方向与速度方向不在同一直线上
合力方向始终与速度方向垂直且指向圆心。
向心力
匀速圆周运动的条件
探究向心力的大小：
1、提出问题：向心力的大小与哪些因素有关？
2、猜想假设：
Fn与m、r、ω有关
3、设计实验：
4、进行实验：
控制变量法
保持ω、m一定
Fn与r的关系
保持m、r一定
Fn与ω 的关系
保持r、ω一定
Fn与m的关系
5、得出结论：
保持ω、m一定
Fn ∝ ω2
保持m、 r一定
Fn∝ r
保持r、ω一定
Fn ∝m
Fn ＝kmω2r
向心力演示器
取国际单位制时，k取1，即 Fn ＝mω2r
思考：匀速圆周运动时，向心力大小、方向会改变么？
1、匀速圆周运动条件：合外力大小不变，方向始终与
速度方向垂直且指向圆心。
2、向心力来源：向心力可以是重力、弹力、摩擦力、
等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力，总之，
只要达到维持物体作圆周运动效果的力，就是向心力。
向心力是按力的作用效果来命名的。
3、向心力作用效果：产生向心加速度，只改变速度
方向，不改变速率。
几个有用的结论
4、向心力公式：
Fn ＝mω2r
（2）由F合＝ma，a向心加速度，F合为向心力，即得：
（1）实验探究得：
做匀速圆周运动时，物体所受的合力总是指向圆心，这时合力就等于向心力。
2．一般的曲线运动
（1）一般的曲线运动：轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。
（2）一般曲线运动的处理方法：
①把曲线分割成许多小段
②质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分
③分析质点经过某位置的运动时，可用圆周运动的分析方法来处理。
三、变速圆周运动和一般的曲线运动
1．匀速圆周运动和变速圆周运动
（1）圆周运动的分类：
按照速度大小是否变化可分为匀速圆周运动和非匀速圆周运动两类．
（2）匀速圆周运动：
做匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，只是方向改变，因此受到的合外力总是指向圆心，其大小不变；加速度也总是指向圆心（加速度与线速度方向垂直），大小不变。
O
F
v
O
a
v
（3）非匀速圆周运动：
速度方向和大小均变
受到的合外力不指向圆心
具有两个分力:1、指向圆心的外力Fn
2、 沿切线方向的外力Ft
这种情况下，向心加速度不一定是物体做圆周运动的实际加速度，它是实际加速度在指向圆心方向的一个分量。
O
F
Fn
Ft
O
a
an
at
物体顺时针非匀速圆周运动
mg
FN
r
Ff静
转盘
例1:使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动.分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
四确定：确定研究对象、确定轨道平面、确定圆心位置、确定向心力的方向（确定轨道平面和圆心位置是难点）。
O
θ
O'
FT
mg
F合
圆锥摆
例2:圆锥摆运动：细线下面悬挂一钢球，细线上端固定，设法使小球在水平面面上做匀速圆周运动.分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
r
mg
Ff静
O
FN
滚筒
例4:如图所示，半径为r的圆筒绕轴以角速度ω匀速转动，物体m与圆筒壁之间有摩擦.分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
做匀速圆周运动时，物体所受的合力总是指向圆心，这时合力就等于向心力。
θ
O
r
mg
FN
F合
圆台筒
例3:玻璃球沿碗（透明）的内壁在水平面内匀速圆周运动；或者漏斗里的匀速圆周运动，如图。（不计摩擦）分析物体受到哪几个力 向心力是由哪些力提供？
N
mg
F
mg
N
θ
第一步：1、研究对象为A、B。2、两球轨道平面是水平的；3、它们的圆心均在转轴上；4、它们的向心力均在各自的水平轨道平面内指向各自圆心。
第二步：小球A和B的受力分析如图。
第三步：列方程。
（两球向心力相等）
一、匀速圆周运动的实例分析
AB
应用步骤：
（1）四确定：确定研究对象、确定轨道平面、确定
圆心位置、确定向心力的方向（确定轨道平面和圆
心位置是难点）。
（2）受力分析（不要把向心力作为某一性质的力进
行分析）写出合外力表达式。
（3）选定向心力方向列方程。
OVER
如图示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则：( )
N
mg
F
mg
N
θ
A、球A的线速度必定大于球B 的线速度。
B、球A的角速度必定小于球B的角速度。
C、球A的运动周期必定小于球B的运动周期。
D、球A对筒的压力必定大于球B对筒的压力。
E、球A的运动频率大于球B的运动频率。
第一步：1、研究对象为A、B。2、两球轨道平面是水平的；3、它们的圆心均在转轴上；4、它们的向心力均在各自的水平轨道平面内指向各自圆心。
第二步：小球A和B的受力分析如图。
θ
第三步：列方程。
（两球向心力相等）
AB
对下列作圆周运动的物体受力分析，并指出什么力（或什么
力在什么方向上的分力）提供向心力。
１、物体在水平方向的圆周运动。
mg
T
mg
T
mg
f
N
2、涉及摩擦力的圆周运动
f
o
T
f
r
o
设物体M和水平面保持相对静止。当ω具有最小值时， M有向圆心运动的趋势故水平面对M的摩擦力方向和指向圆心方向相反，且等于最大静摩擦力2 N。
当ω有最大值时， M有离开圆心的趋势，水平面对M的摩擦力的
方向指向圆心反向，大小也为2 N。
如图示，细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体，静止
在水平面，另一端通过光滑小孔掉着质量为m=0.3kg
的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m，并知M和水平
面的最大静摩擦力为2N，现使此平面绕中心轴线转动
问角速度在什么范围m会处于静止状态？g=10m/S2
弹簧测力套筒
转动手柄
长
槽
短
槽
小球
三层变速塔轮
标尺
挡板
弹簧测力套筒
（2）有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图14所示，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.
2008年广东物理卷
二、运动模型的建立