人教版高中物理必修二课件 5．6向心力（共52张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修二课件 5．6向心力（共52张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 60.0MB | ||
| 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 | 2020-08-02 22:39:58 | ||
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文档简介
(共52张PPT)
向心力
教学目标
了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的
体验向心力的存在，会分析向心力的来源
掌握向心力的表达式，计算简单情境中的向心力
从牛顿第二定律角度理解向心力表达式
初步了解“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理
会测量、分析实验数据，获得实验结论
教学重点
理解向心力的概念和公式的建立
理解向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小
运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象
教学难点
理解向心力的概念和公式的建立
运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象
向心加速度的定义是什么？它的方向指向哪里、表达式？
做匀速圆周运动的物体的加速度始终
指向圆心，这个加速度叫做向心加速度
知识回顾
为什么做匀速圆周运动物体的向心加速度指向圆心？
这堂课我们从力的角度来探讨和解释
掌握向心力公式
理解向心力与其他力的关系，知道向心力是按力的效果命名的力
向心力
演示1
光滑桌面上绕图钉做?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?的小球
匀速圆周运动
合力F指向圆心
由实例分析向心力的方向
演示2
细绳一端固定，另一端系有小球，小球做圆锥摆运动
指向圆心
拉力?
?
在水平方向的分力
由实例分析向心力的方向
做匀速圆周运动的物体所受合力指向圆心
据有限的实例不能得出普遍性的结论
理论分析
向心加速度
牛顿第二定律
所受合力指向圆心
向心力
？
理论分析向心力的方向
定义：
做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力，这个合力叫向心力
符号：
方向：
总与线速度方向垂直，并沿半径指向圆心
向心力的方向时刻变化
作用效果：
只改变线速度的方向，不改变线速度的大小
产生向心加速度
向心力
向心力的来源是什么？
地球受到太阳的吸引力充当向心力角色
地球受到的合力充当向心力角色
地球绕太阳做（近似的）匀速圆周运动
向心力的来源
小球在光滑桌面上绕固定图钉做匀速圆周运动
小球受到的细绳的拉力充当向心力角色
小球的合力充当向心力角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
小球所受绳子拉力在水平方向的分力充当向心力角色
小球所受绳子拉力和重力的合力充当向心力角色
小球绕O点做匀速圆周运动
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
物块放在转台上，随转台做匀速圆周运动，转台与物体间没有发生相对滑动
小物块所受静摩擦力充当向心力的角色
小物块所受重力、支持力和静摩擦力三个力的合力充当向心力的角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
滚筒洗衣机中物体跟着滚筒一起匀速转动
物体所受支持力充当向心力角色
物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
小球放在光滑玻璃漏斗中，晃动漏斗，小球在某一平面做匀速圆周运动
物体所受支持力在水平方向上的分力充当向心力角色
物体所受重力和支持力的合力充当向心力角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
玻璃球所受内壁支持力在水平方向上的分力充当向心力角色
玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力角色
玻璃球沿透明碗的内壁在水平面内做匀速圆周运动（不计摩擦）
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
关于向心力的几点说明
向心力由物体已有受力来提供，它可以是某一个力、某一个力的分力或者物体所受合力
向心力是根据作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力
物体做匀速圆周运动时，向心力由合外力提供
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
特别注意：
向心力的来源说明
分析向心力来源的一般思路
明确研究对象
确定圆周运动所在平面，明确圆周运动的圆心、半径和轨迹
对物体进行受力分析，分析指向圆心方向的合力，即向心力
向心力的来源说明
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的力叫向心力
B.向心力不改变速度的大小
C.做匀速圆周运动的物体所受向心力是不变的
D.向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力
B
问题与练习
向心力的大小与哪些因素有关？
知道向心力演示仪的原理
会分析圆锥摆的向心力并能够进行计算
向心力的验证
猜想向心力的影响因素可能有
物体的质量
角速度（线速度)
半径
用实验来探究一下向心力和物体的质量、角速度以及半径的关系
控制变量
向心力大小的实验探究
向心力演示仪的原理
a.转动手柄，可以使两个变速塔轮以及长槽和短槽之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动?
b.使小球做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??
?c.标尺上露出的红白相间等分格子可以显示出两个球所受向心力的比值
向心力演示仪
控制角速度、转动半径不变，研究向心力与质量的关系
w、r
一定时，
m越大、?
?越大
向心力大小的实验探究
?控制角速度、质量不变，研究向心力与转动半径的关系
w、m一定时，
r
越大、?
?
越大
向心力大小的实验探究
m、r
一定时，
w
越大、?
?
越大
?控制转动半径、质量不变，研究向心力与角速度的关系
向心力大小的实验探究
初步得到向心力和质量、角速度以及转动半径的关系
w、r
一定时，
m越大、?
?越大
w、m一定时，
r
越大、?
?
越大
m、r
一定时，
w
越大、?
?
越大
是否能根据所学物理知识得到更精确的关系呢？
向心力大小的实验探究
做匀速圆周运动的物体的向心力的来源是什么？
合外力提供向心力
结合牛顿第二定律及向心加速度的公式，你能得到向心力的表达式吗？
向心加速度
向心力
向心力大小的理论推导
试一试推倒向心力其他形式的表达式
向心力大小的理论推导
实验原理
如何测量
如何测量
实验器材
天平、秒表、刻度尺
向心力大小的圆锥摆验证
该实验中是否一定要测小球质量和运动半径？为什么？
如何测出悬点到球心的竖直高度？
测出纸面距悬点的高度，估测小球直径及小球运动时距纸面的高度，前者减去后者就可粗略看做悬点到球心的竖直高度
向心力大小的圆锥摆验证
地球的质量为?
?
?
?
?
?
?
?
?
?，地球与太阳的距离为?
?
?
?
?
?
?
?
?。地球绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动。太阳对地球的引力是多少？
问题与练习
符号
大小
方向
效果
来源
指向圆心
改变线速度的方向
可以是某个力、某个力的分力或几个力的合力
做匀速圆周运动的物体，?
?
?
提供向心力
合力
小结—向心力
运动员抛出链球的过程中，使链球越转越快，在链球速度比较大的时候，抛出链球，使链球运动地更远
这个过程中链球做变速圆周运动
做变速圆周运动的物体，其受力是什么情况呢？
知道变速圆周运动法向方向分力充当向心力，改变运动的方向
知道变速圆周运动切向方向分力改变运动的快慢
变速圆周运动的受力
对链球受力分析
根据F产生的效果，将合力F分解为：
沿半径方向的?
?
?
??
沿切线方向的
这两个分力的作用效果分别是什么？
向心分力?
?
，产生向心加速度?
?
，只改变线速度的方向
切向分力?
?
，产生切向加速度?
?
，改变线速度的大小
与速度v方向一致时，物体加速
与速度v方向相反时，物体减速
向心力
合力与速度方向既不平行，也不垂直
变速圆周运动
物体做变速圆周运动时，合外力如何决定线速度大小的变化？
当合外力与速度?
?
?
?夹时，物体线速度?
当合外力与速度?
?
?
?夹角，物体线速度?
物体做变速圆周运动的受力条件？
当做圆周运动的物体所受合力?
?
?
?
?
?
?
?
?时
物体做变速圆周运动
锐角
钝角
增加
减小
不指向圆心
变速圆周运动
从向心力的来源来看，匀速圆周运动和变速圆周运动有何不同？
匀速圆周运动：合外力全部用来提供向心力
变速圆周运动：合外力部分用来提供向心力
从加速度的角度来看，匀速圆周运动和变速圆周运动有何不同？
仅有向心加速度的圆周运动是匀速圆周运动
同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速圆周运动
合力沿半径方向的分力
变速圆周运动和匀速圆周运动
质量为25kg的小孩坐在秋千板上。秋千板离栓绳子的横梁2.5m。如果秋千摆动经过最低位置时的速度是3m/s，这时秋千板所受的压力是多大？?
物体在该位置沿指向圆心方向的合外力（通过受力分析得到）
物体在该位置线速度的大小
问题与练习
如图，细绳的一端固定与O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。经验告诉我们，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断。请你利用向心力的知识解释这一现象。
细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，半径变小，?
根据?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
，则拉力?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?，钉子的位置越靠近小球，半径越小，向心力越大，则所需拉力越大，绳子越容易断。??
问题与练习
确定研究对象
确定物体做圆周运动的轨道平面及圆心
对物体进行受力分析
将力分解到向心加速度方向和垂直向心加速度方向
在向心加速度方向利用牛二和向心加速度公式列方程，求解
讨论解的合理性
变速圆周运动的解题思路
绕圆周运动的物体在什么情况下做变速圆周运动？
（分别从力和加速度两个角度阐述）
变速圆周运动中合力如何改变线速度？
合力与线速度夹锐角，线速度增加
合力与线速度夹钝角，线速度减小
合力不指向圆心
（合力并非向心力）
同时具有向心加速度和?
?
?切向加速度?
?
?
小结—变速圆周运动
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
如果物体的运动轨迹既不是直线也不是圆周
这样的曲线运动称为一般曲线运动
此时轨迹各个地方的弯曲程度不一样，如何研究？
一般的曲线运动
掌握处理一般曲线运动的方法
知道一般曲线运动可以看做是一小段一小段的圆周运动作为信息题给了向心角速度和线速度，会求曲率半径
一般的曲线运动
A点和B点的曲率圆，谁大？
B点的曲率圆大
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做圆周运动的一部分
弯曲程度越小，曲率圆越大
取轨迹的一部分进行分析
取A点附近的一小段圆弧，若这段圆弧与一个半径为?
?的圆重合，这段运动就可看做半径为?
的圆周运动
A点的曲率圆
A点的曲率半径
一般的曲线运动
如何找曲线运动中某一点的曲率圆？
在该点附近另寻找两个点，做圆使圆刚好与这三个点所在的弧重合，这个圆就是这一点的曲率圆
如何解决一般曲线运动的问题？
用变速圆周运动的解题方法进行计算
一般的曲线运动
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
向心力
教学目标
了解向心力概念，知道向心力是根据力的效果命名的
体验向心力的存在，会分析向心力的来源
掌握向心力的表达式，计算简单情境中的向心力
从牛顿第二定律角度理解向心力表达式
初步了解“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理
会测量、分析实验数据，获得实验结论
教学重点
理解向心力的概念和公式的建立
理解向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小
运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象
教学难点
理解向心力的概念和公式的建立
运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象
向心加速度的定义是什么？它的方向指向哪里、表达式？
做匀速圆周运动的物体的加速度始终
指向圆心，这个加速度叫做向心加速度
知识回顾
为什么做匀速圆周运动物体的向心加速度指向圆心？
这堂课我们从力的角度来探讨和解释
掌握向心力公式
理解向心力与其他力的关系，知道向心力是按力的效果命名的力
向心力
演示1
光滑桌面上绕图钉做?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?的小球
匀速圆周运动
合力F指向圆心
由实例分析向心力的方向
演示2
细绳一端固定，另一端系有小球，小球做圆锥摆运动
指向圆心
拉力?
?
在水平方向的分力
由实例分析向心力的方向
做匀速圆周运动的物体所受合力指向圆心
据有限的实例不能得出普遍性的结论
理论分析
向心加速度
牛顿第二定律
所受合力指向圆心
向心力
？
理论分析向心力的方向
定义：
做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力，这个合力叫向心力
符号：
方向：
总与线速度方向垂直，并沿半径指向圆心
向心力的方向时刻变化
作用效果：
只改变线速度的方向，不改变线速度的大小
产生向心加速度
向心力
向心力的来源是什么？
地球受到太阳的吸引力充当向心力角色
地球受到的合力充当向心力角色
地球绕太阳做（近似的）匀速圆周运动
向心力的来源
小球在光滑桌面上绕固定图钉做匀速圆周运动
小球受到的细绳的拉力充当向心力角色
小球的合力充当向心力角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
小球所受绳子拉力在水平方向的分力充当向心力角色
小球所受绳子拉力和重力的合力充当向心力角色
小球绕O点做匀速圆周运动
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
物块放在转台上，随转台做匀速圆周运动，转台与物体间没有发生相对滑动
小物块所受静摩擦力充当向心力的角色
小物块所受重力、支持力和静摩擦力三个力的合力充当向心力的角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
滚筒洗衣机中物体跟着滚筒一起匀速转动
物体所受支持力充当向心力角色
物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
小球放在光滑玻璃漏斗中，晃动漏斗，小球在某一平面做匀速圆周运动
物体所受支持力在水平方向上的分力充当向心力角色
物体所受重力和支持力的合力充当向心力角色
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
玻璃球所受内壁支持力在水平方向上的分力充当向心力角色
玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力角色
玻璃球沿透明碗的内壁在水平面内做匀速圆周运动（不计摩擦）
竖直方向
水平方向
向心力的来源
向心力的来源是什么？
关于向心力的几点说明
向心力由物体已有受力来提供，它可以是某一个力、某一个力的分力或者物体所受合力
向心力是根据作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力
物体做匀速圆周运动时，向心力由合外力提供
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
特别注意：
向心力的来源说明
分析向心力来源的一般思路
明确研究对象
确定圆周运动所在平面，明确圆周运动的圆心、半径和轨迹
对物体进行受力分析，分析指向圆心方向的合力，即向心力
向心力的来源说明
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的力叫向心力
B.向心力不改变速度的大小
C.做匀速圆周运动的物体所受向心力是不变的
D.向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力
B
问题与练习
向心力的大小与哪些因素有关？
知道向心力演示仪的原理
会分析圆锥摆的向心力并能够进行计算
向心力的验证
猜想向心力的影响因素可能有
物体的质量
角速度（线速度)
半径
用实验来探究一下向心力和物体的质量、角速度以及半径的关系
控制变量
向心力大小的实验探究
向心力演示仪的原理
a.转动手柄，可以使两个变速塔轮以及长槽和短槽之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动?
b.使小球做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??
?c.标尺上露出的红白相间等分格子可以显示出两个球所受向心力的比值
向心力演示仪
控制角速度、转动半径不变，研究向心力与质量的关系
w、r
一定时，
m越大、?
?越大
向心力大小的实验探究
?控制角速度、质量不变，研究向心力与转动半径的关系
w、m一定时，
r
越大、?
?
越大
向心力大小的实验探究
m、r
一定时，
w
越大、?
?
越大
?控制转动半径、质量不变，研究向心力与角速度的关系
向心力大小的实验探究
初步得到向心力和质量、角速度以及转动半径的关系
w、r
一定时，
m越大、?
?越大
w、m一定时，
r
越大、?
?
越大
m、r
一定时，
w
越大、?
?
越大
是否能根据所学物理知识得到更精确的关系呢？
向心力大小的实验探究
做匀速圆周运动的物体的向心力的来源是什么？
合外力提供向心力
结合牛顿第二定律及向心加速度的公式，你能得到向心力的表达式吗？
向心加速度
向心力
向心力大小的理论推导
试一试推倒向心力其他形式的表达式
向心力大小的理论推导
实验原理
如何测量
如何测量
实验器材
天平、秒表、刻度尺
向心力大小的圆锥摆验证
该实验中是否一定要测小球质量和运动半径？为什么？
如何测出悬点到球心的竖直高度？
测出纸面距悬点的高度，估测小球直径及小球运动时距纸面的高度，前者减去后者就可粗略看做悬点到球心的竖直高度
向心力大小的圆锥摆验证
地球的质量为?
?
?
?
?
?
?
?
?
?，地球与太阳的距离为?
?
?
?
?
?
?
?
?。地球绕太阳的运动可以看做匀速圆周运动。太阳对地球的引力是多少？
问题与练习
符号
大小
方向
效果
来源
指向圆心
改变线速度的方向
可以是某个力、某个力的分力或几个力的合力
做匀速圆周运动的物体，?
?
?
提供向心力
合力
小结—向心力
运动员抛出链球的过程中，使链球越转越快，在链球速度比较大的时候，抛出链球，使链球运动地更远
这个过程中链球做变速圆周运动
做变速圆周运动的物体，其受力是什么情况呢？
知道变速圆周运动法向方向分力充当向心力，改变运动的方向
知道变速圆周运动切向方向分力改变运动的快慢
变速圆周运动的受力
对链球受力分析
根据F产生的效果，将合力F分解为：
沿半径方向的?
?
?
??
沿切线方向的
这两个分力的作用效果分别是什么？
向心分力?
?
，产生向心加速度?
?
，只改变线速度的方向
切向分力?
?
，产生切向加速度?
?
，改变线速度的大小
与速度v方向一致时，物体加速
与速度v方向相反时，物体减速
向心力
合力与速度方向既不平行，也不垂直
变速圆周运动
物体做变速圆周运动时，合外力如何决定线速度大小的变化？
当合外力与速度?
?
?
?夹时，物体线速度?
当合外力与速度?
?
?
?夹角，物体线速度?
物体做变速圆周运动的受力条件？
当做圆周运动的物体所受合力?
?
?
?
?
?
?
?
?时
物体做变速圆周运动
锐角
钝角
增加
减小
不指向圆心
变速圆周运动
从向心力的来源来看，匀速圆周运动和变速圆周运动有何不同？
匀速圆周运动：合外力全部用来提供向心力
变速圆周运动：合外力部分用来提供向心力
从加速度的角度来看，匀速圆周运动和变速圆周运动有何不同？
仅有向心加速度的圆周运动是匀速圆周运动
同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速圆周运动
合力沿半径方向的分力
变速圆周运动和匀速圆周运动
质量为25kg的小孩坐在秋千板上。秋千板离栓绳子的横梁2.5m。如果秋千摆动经过最低位置时的速度是3m/s，这时秋千板所受的压力是多大？?
物体在该位置沿指向圆心方向的合外力（通过受力分析得到）
物体在该位置线速度的大小
问题与练习
如图，细绳的一端固定与O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。经验告诉我们，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断。请你利用向心力的知识解释这一现象。
细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，半径变小，?
根据?
?
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，则拉力?
?
?
?
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?，钉子的位置越靠近小球，半径越小，向心力越大，则所需拉力越大，绳子越容易断。??
问题与练习
确定研究对象
确定物体做圆周运动的轨道平面及圆心
对物体进行受力分析
将力分解到向心加速度方向和垂直向心加速度方向
在向心加速度方向利用牛二和向心加速度公式列方程，求解
讨论解的合理性
变速圆周运动的解题思路
绕圆周运动的物体在什么情况下做变速圆周运动？
（分别从力和加速度两个角度阐述）
变速圆周运动中合力如何改变线速度？
合力与线速度夹锐角，线速度增加
合力与线速度夹钝角，线速度减小
合力不指向圆心
（合力并非向心力）
同时具有向心加速度和?
?
?切向加速度?
?
?
小结—变速圆周运动
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
如果物体的运动轨迹既不是直线也不是圆周
这样的曲线运动称为一般曲线运动
此时轨迹各个地方的弯曲程度不一样，如何研究？
一般的曲线运动
掌握处理一般曲线运动的方法
知道一般曲线运动可以看做是一小段一小段的圆周运动作为信息题给了向心角速度和线速度，会求曲率半径
一般的曲线运动
A点和B点的曲率圆，谁大？
B点的曲率圆大
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做圆周运动的一部分
弯曲程度越小，曲率圆越大
取轨迹的一部分进行分析
取A点附近的一小段圆弧，若这段圆弧与一个半径为?
?的圆重合，这段运动就可看做半径为?
的圆周运动
A点的曲率圆
A点的曲率半径
一般的曲线运动
如何找曲线运动中某一点的曲率圆？
在该点附近另寻找两个点，做圆使圆刚好与这三个点所在的弧重合，这个圆就是这一点的曲率圆
如何解决一般曲线运动的问题？
用变速圆周运动的解题方法进行计算
一般的曲线运动
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题