人教版物理必修二 5．6 向心力（共23张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版物理必修二 5．6 向心力（共23张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 945.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-03-24 23:07:49 | ||
图片预览
文档简介
(共23张PPT)
§5.5 向心力
新课
引入新课
小球绕图钉在光滑桌面上做圆周运动，如右图：
（地球等）行星绕日做（近似）圆周运动，如左图：
v
v
v
o
一定是变速运动！
△v≠0
a≠0
一定有加速度！
进行新课
P23
一、向心力
1.定义：产生向心加速度的原因，指向圆心的合力；
2.表达式：Fn=man
3.匀速圆周运动时：
4.向心力是根据力的效果命名的
5.用圆锥摆粗略验证向心力的表达式。
（Fn）
指向圆心的合力
Fn
→
F合
5.用圆锥摆粗略验证向心力的表达式：
质量（m）：天平
周期（T）：秒表
半径（r）：刻度尺
mg
F
F合
r
h
质量（m）：天平
g ：9.8m/s2
比较
与
在误差允许范围内是否相等。
实验结论：在误差允许范围内两者相等！
例1.关于向心力的说法中正确的是（ ）
A.物体由于做圆周运动而产生了向心力
B.向心力不改变圆周运动中物体速度的大小
C.对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力
D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
√
×
×
×
B
例2.(多选)如图4所示，用长为L的细线拴住一个质量为M的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，关于小球的受力情况，下列说法中正确的是 （ ）
A.小球受到重力、线的拉力和向心力三个力
B.向心力是线对小球的拉力和小球所受重力的合力
C.向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力
D.向心力的大小等于Mgtan θ
√
√
√
×
BCD
mg
F
F合
二、匀速圆周运动的动力学问题
1.动力学方程
2.解题步骤：（1）明确对象；
（2）受力分析；
（3）列方程；
（4）解方程。
3.处理的策略：
Ⅰ若物体（或质点）受到一个作用时；
Ⅱ若物体（或质点）受到二个作用时；
Ⅲ若物体（或质点）受到三力及三力以上力个作用时；
Ⅰ若物体（或质点）受到一个力作用时：
抽象的描述？具体的描述？
例3.已知质量为m=1kg的物体受到F=1N的作用力，做半径为r=1m的匀速圆周运动。则小球的速度为多大？
解：由
得：
m/s
所以，小球速度的大小为1m/s。
抽象的描述！
若物体（或质点）受到一个力作用时：
抽象的描述？具体的描述？
例3.已知质量为m=1kg的物体受到F=1N的作用力，做半径为r=1m的匀速圆周运动。则小球的速度为多大？
解：由
得：
m/s
所以，小球速度的大小为1m/s。
抽象的描述！
例4.已知质量为m的物块放于水平转盘上，转盘与物块之间的动摩擦因数为μ，物块离转盘中心的距离为r，设水平转盘为匀速转动。求：（1）画出物块受力分析图；
（2）能维持转盘与物块不滑动，转盘的最大角速度为多少？
（设水平转盘始终为匀速转动；最大静摩擦力等于滑动摩擦力。）
具体的描述！
例4.已知质量为m的物块放于水平转盘上，转盘与物块之间的动摩擦因数为μ，物块离转盘中心的距离为r，设水平转盘为匀速转动。求：（1）画出物块受力分析图；
（2）能维持转盘与物块不滑动，转盘的最大角速度为多少？
（设水平转盘始终为匀速转动；最大静摩擦力等于滑动摩擦力。）
mg
N
f
解（1）
（2）由：
得：
Ⅱ若物体（或质点）受到两个力作用时：
例5.如图所示，已知绳长为L＝20 cm，水平杆长为L′＝0.1 m，小球质量m＝0.3 kg，整个装置可绕竖直轴转动.g取10 m/s2，问：(结果保留三位有效数字)
要使绳子与竖直方向成45°角，
试求该装置必须以多大的角速度转动？
(2)此时绳子的张力为多大？
mg
F合
FT
mgtan 45°＝mω2r
解(1)动力学方程：
r＝L′＋Lsin 45°
几何关系：
r
ω≈6.44 rad/s
(2)此时绳子的张力为
Ⅲ若物体（或质点）受到三个及三个以上的力作用时：
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
临界状态
mg
F合0
mgtan 30°＝m
r＝Lsin30°
当
时，物体与圆锥体之间的弹力为零。
解
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
mg
（1）当
v1＝
＜
时，如图受力分析
F1
N1
思考：
正交分解的策略？
题意知：
y
x
在沿锥面方向上（y方向）：
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
（1）当
v2＝
＞
物体不再与锥面接触
T=2mg
α=60°
处理的策略：
Ⅰ若物体（或质点）受到一个作用时；
Ⅱ若物体（或质点）受到二个作用时；
Ⅲ若物体（或质点）受到三力及三力以上力个作用时；
思考
在匀速圆周运动中
1.向心加速度的方向一直在改变；
2.向心加速度只改变速度的方向。
三、变速圆周运动和一般曲线运动动力学问题
思考
在变速圆周运动中
向心加速度只改变速度的方向
速度的大小改变呢？
F
Fn=man
Ft=mat
an改变v的方向
at改变v的大小
思考
在匀速圆周运动中
1.向心加速度的方向一直在改变；
2.向心加速度只改变速度的方向。
三、变速圆周运动和一般曲线运动
思考
在一般曲线运动中
向心加速度只改变速度的方向
速度的大小改变呢？
F
Fn=man
Ft=mat
an改变v的方向
at改变v的大小
其中r为所在位置轨迹的曲率半径
例7.如图所示，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
√
×
×
×
A
小 结
向心力
匀速圆周运动的动力学问题
变速圆周运动和一般曲线运动动力学问题
作业布置
一、补充练习：第1~3题；
二、课本P25~26.问题与练习：第1~5题。
谢 谢！
§5.5 向心力
新课
引入新课
小球绕图钉在光滑桌面上做圆周运动，如右图：
（地球等）行星绕日做（近似）圆周运动，如左图：
v
v
v
o
一定是变速运动！
△v≠0
a≠0
一定有加速度！
进行新课
P23
一、向心力
1.定义：产生向心加速度的原因，指向圆心的合力；
2.表达式：Fn=man
3.匀速圆周运动时：
4.向心力是根据力的效果命名的
5.用圆锥摆粗略验证向心力的表达式。
（Fn）
指向圆心的合力
Fn
→
F合
5.用圆锥摆粗略验证向心力的表达式：
质量（m）：天平
周期（T）：秒表
半径（r）：刻度尺
mg
F
F合
r
h
质量（m）：天平
g ：9.8m/s2
比较
与
在误差允许范围内是否相等。
实验结论：在误差允许范围内两者相等！
例1.关于向心力的说法中正确的是（ ）
A.物体由于做圆周运动而产生了向心力
B.向心力不改变圆周运动中物体速度的大小
C.对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力
D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
√
×
×
×
B
例2.(多选)如图4所示，用长为L的细线拴住一个质量为M的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，关于小球的受力情况，下列说法中正确的是 （ ）
A.小球受到重力、线的拉力和向心力三个力
B.向心力是线对小球的拉力和小球所受重力的合力
C.向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力
D.向心力的大小等于Mgtan θ
√
√
√
×
BCD
mg
F
F合
二、匀速圆周运动的动力学问题
1.动力学方程
2.解题步骤：（1）明确对象；
（2）受力分析；
（3）列方程；
（4）解方程。
3.处理的策略：
Ⅰ若物体（或质点）受到一个作用时；
Ⅱ若物体（或质点）受到二个作用时；
Ⅲ若物体（或质点）受到三力及三力以上力个作用时；
Ⅰ若物体（或质点）受到一个力作用时：
抽象的描述？具体的描述？
例3.已知质量为m=1kg的物体受到F=1N的作用力，做半径为r=1m的匀速圆周运动。则小球的速度为多大？
解：由
得：
m/s
所以，小球速度的大小为1m/s。
抽象的描述！
若物体（或质点）受到一个力作用时：
抽象的描述？具体的描述？
例3.已知质量为m=1kg的物体受到F=1N的作用力，做半径为r=1m的匀速圆周运动。则小球的速度为多大？
解：由
得：
m/s
所以，小球速度的大小为1m/s。
抽象的描述！
例4.已知质量为m的物块放于水平转盘上，转盘与物块之间的动摩擦因数为μ，物块离转盘中心的距离为r，设水平转盘为匀速转动。求：（1）画出物块受力分析图；
（2）能维持转盘与物块不滑动，转盘的最大角速度为多少？
（设水平转盘始终为匀速转动；最大静摩擦力等于滑动摩擦力。）
具体的描述！
例4.已知质量为m的物块放于水平转盘上，转盘与物块之间的动摩擦因数为μ，物块离转盘中心的距离为r，设水平转盘为匀速转动。求：（1）画出物块受力分析图；
（2）能维持转盘与物块不滑动，转盘的最大角速度为多少？
（设水平转盘始终为匀速转动；最大静摩擦力等于滑动摩擦力。）
mg
N
f
解（1）
（2）由：
得：
Ⅱ若物体（或质点）受到两个力作用时：
例5.如图所示，已知绳长为L＝20 cm，水平杆长为L′＝0.1 m，小球质量m＝0.3 kg，整个装置可绕竖直轴转动.g取10 m/s2，问：(结果保留三位有效数字)
要使绳子与竖直方向成45°角，
试求该装置必须以多大的角速度转动？
(2)此时绳子的张力为多大？
mg
F合
FT
mgtan 45°＝mω2r
解(1)动力学方程：
r＝L′＋Lsin 45°
几何关系：
r
ω≈6.44 rad/s
(2)此时绳子的张力为
Ⅲ若物体（或质点）受到三个及三个以上的力作用时：
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
临界状态
mg
F合0
mgtan 30°＝m
r＝Lsin30°
当
时，物体与圆锥体之间的弹力为零。
解
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
mg
（1）当
v1＝
＜
时，如图受力分析
F1
N1
思考：
正交分解的策略？
题意知：
y
x
在沿锥面方向上（y方向）：
例6.如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ＝30?，一条长度为L的绳（质量不计）一端的位置固定在圆锥体的O处，另一端拴一个质量为m的小物体（可看作质点），物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动．
（1）当v1＝ 时，求绳对物体的拉力；
（2）当v2＝ 时，求绳对物体的拉力．
（1）当
v2＝
＞
物体不再与锥面接触
T=2mg
α=60°
处理的策略：
Ⅰ若物体（或质点）受到一个作用时；
Ⅱ若物体（或质点）受到二个作用时；
Ⅲ若物体（或质点）受到三力及三力以上力个作用时；
思考
在匀速圆周运动中
1.向心加速度的方向一直在改变；
2.向心加速度只改变速度的方向。
三、变速圆周运动和一般曲线运动动力学问题
思考
在变速圆周运动中
向心加速度只改变速度的方向
速度的大小改变呢？
F
Fn=man
Ft=mat
an改变v的方向
at改变v的大小
思考
在匀速圆周运动中
1.向心加速度的方向一直在改变；
2.向心加速度只改变速度的方向。
三、变速圆周运动和一般曲线运动
思考
在一般曲线运动中
向心加速度只改变速度的方向
速度的大小改变呢？
F
Fn=man
Ft=mat
an改变v的方向
at改变v的大小
其中r为所在位置轨迹的曲率半径
例7.如图所示，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
√
×
×
×
A
小 结
向心力
匀速圆周运动的动力学问题
变速圆周运动和一般曲线运动动力学问题
作业布置
一、补充练习：第1~3题；
二、课本P25~26.问题与练习：第1~5题。
谢 谢！