6.2向心力（21张PPT）
文档属性
| 名称 | 6.2向心力（21张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 590.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-12 21:01:26 | ||
图片预览
文档简介
第六章 第2节 向心力
知识梳理
一、向心力
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．
2．公式：
3．方向：向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力．
4．效果力：向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是由某个力或者几个力的合力提供的物体做匀速圆周运动的力，不管属于哪种性质，都是向心力．
二、变速圆周运动和一般的曲线运动
1．变速圆周运动
变速圆周运动所受合外力一般不指向运动轨迹圆心，根据效果合力F可以分解为互相垂直的两个分力．
(1)跟圆周相切的分力Fτ，此力产生切向加速度，改变线速度的大小．
(2)指向圆心的分力Fn，此分力产生向心加速度，改变线速度的方向
2．一般的曲线运动的处理方法
一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段圆周运动，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的处理方法进行处理．
三、实验：探究向心力大小的表达式
1．向心力演示仪的构造：1转动手柄、2 和 3变速塔轮、4长槽、5短槽、6横臂、7弹簧测力套筒、8标尺
二、实验过程
1．实验分析
问题1．在如图所示的向心力演示仪中，向心力的大小怎样测量？
问题2．如何改变物体的质量？如何设定轨道半径？
问题3．如何控制或测定物体的角速度？
问题4．你安排的实验步骤是怎样的？
问题5．得到了怎样的实验结果？根据已有知识，你还能写出怎样的表达式
2．实验方法：控制变量法
3．实验过程
(1)保持两个小球质量m和角速度ω相同，使两球运动半径r不同进行实验，比较向心力Fn与运动半径r之间的关系．
(2)保持两个小球质量m和运动半径r相同，使两球的角速度ω不同进行实验，比较向心力Fn与角速度ω之间的关系．
(3)保持运动半径r和角速度ω相同，用质量m不同的钢球和铝球进行实验，比较向心力Fn与质量m的关系．
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力． (×)
(2)向心力和重力、弹力一样，是性质力．(×)
(3)向心力可以由重力或弹力等来充当，是效果力． (√)
(4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力． (√)
(5)圆周运动中，合外力等于向心力． (×)
判一判
重点突破
[例1] 如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略摩擦)，这时球受到的力是( )
A．重力和向心力
B．重力和支持力
C．重力、支持力和向心力
D．重力
任务一：对匀速圆周运动向心力的理解
答案：B
答案: C
[变式训练1]下列关于向心力的说法中正确的是( )
A．做匀速圆周运动的物体除了受到重力、弹力等力外还受到向心力的作用
B．向心力和重力、弹力一样，是性质力
C．做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受的合外力
D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
[例2] 如图所示，有一质量为m的小球在光滑的半球形碗内做匀速圆周运动，轨道平面在水平面内．已知小球与半球形碗的球心O的连线跟竖直方向的夹角为θ，半球形碗的半径为R，求小球做圆周运动的速度大小及碗壁对小球的弹力大小．
任务二：向心力公式的应用
答案：
[变式训练2]汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙．以下说法正确的是 ( )
A． Ff甲小于Ff乙
B． Ff甲等于Ff乙
C． Ff甲大于Ff乙
D． Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关
答案： A
[例3] (多选)如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C，OC距离为，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的( )
A． 线速度突然增大为原来的2倍
B． 角速度突然增大为原来的2倍
C． 向心力突然增大为原来的2倍
D． 悬线拉力突然增大为原来的2倍
任务三：变速圆周运动及一般曲线运动
答案：BC
[变式训练3] (多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是 ( )
A． 绳的拉力
B． 重力和绳拉力的合力
C． 重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力
D． 绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
答案： CD
答案: (1)A (2)D
[例4]用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．
(1)本实验采用的科学方法是 ．
A．控制变量法 B．累积法
C．微元法 D．放大法
(2)图示情景正在探究的是 ．
A．向心力的大小与半径的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与物体质量的关系
任务四：探究向心力大小表达式
(3)通过本实验可以得到的结果是 ．
A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比
答案： (3)C
4． (多选)如图所示，置于圆形水平转台上的小物块随转台转动．若转台以角速度ω0=2rad/s．转动时，物块恰好与平台发生相对滑动．现测得小物块与转轴间的距离l1=0.50m，设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2． 则( )
A.小物块与转台间的摩擦因数为μ=0.2?
B.若小 物块与转轴间距离变为l2=1.0m，则水平转台转动的角速度最大为1rad/s．
C.若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m，则水平转台转动的角速度最大为 rad/s．
D. 若小物块质量变为原来2倍，则水平转台转动的角速度最大为2rad/s
答案： AC
谢谢观看！
知识梳理
一、向心力
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．
2．公式：
3．方向：向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力．
4．效果力：向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是由某个力或者几个力的合力提供的物体做匀速圆周运动的力，不管属于哪种性质，都是向心力．
二、变速圆周运动和一般的曲线运动
1．变速圆周运动
变速圆周运动所受合外力一般不指向运动轨迹圆心，根据效果合力F可以分解为互相垂直的两个分力．
(1)跟圆周相切的分力Fτ，此力产生切向加速度，改变线速度的大小．
(2)指向圆心的分力Fn，此分力产生向心加速度，改变线速度的方向
2．一般的曲线运动的处理方法
一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段圆周运动，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的处理方法进行处理．
三、实验：探究向心力大小的表达式
1．向心力演示仪的构造：1转动手柄、2 和 3变速塔轮、4长槽、5短槽、6横臂、7弹簧测力套筒、8标尺
二、实验过程
1．实验分析
问题1．在如图所示的向心力演示仪中，向心力的大小怎样测量？
问题2．如何改变物体的质量？如何设定轨道半径？
问题3．如何控制或测定物体的角速度？
问题4．你安排的实验步骤是怎样的？
问题5．得到了怎样的实验结果？根据已有知识，你还能写出怎样的表达式
2．实验方法：控制变量法
3．实验过程
(1)保持两个小球质量m和角速度ω相同，使两球运动半径r不同进行实验，比较向心力Fn与运动半径r之间的关系．
(2)保持两个小球质量m和运动半径r相同，使两球的角速度ω不同进行实验，比较向心力Fn与角速度ω之间的关系．
(3)保持运动半径r和角速度ω相同，用质量m不同的钢球和铝球进行实验，比较向心力Fn与质量m的关系．
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力． (×)
(2)向心力和重力、弹力一样，是性质力．(×)
(3)向心力可以由重力或弹力等来充当，是效果力． (√)
(4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力． (√)
(5)圆周运动中，合外力等于向心力． (×)
判一判
重点突破
[例1] 如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略摩擦)，这时球受到的力是( )
A．重力和向心力
B．重力和支持力
C．重力、支持力和向心力
D．重力
任务一：对匀速圆周运动向心力的理解
答案：B
答案: C
[变式训练1]下列关于向心力的说法中正确的是( )
A．做匀速圆周运动的物体除了受到重力、弹力等力外还受到向心力的作用
B．向心力和重力、弹力一样，是性质力
C．做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受的合外力
D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
[例2] 如图所示，有一质量为m的小球在光滑的半球形碗内做匀速圆周运动，轨道平面在水平面内．已知小球与半球形碗的球心O的连线跟竖直方向的夹角为θ，半球形碗的半径为R，求小球做圆周运动的速度大小及碗壁对小球的弹力大小．
任务二：向心力公式的应用
答案：
[变式训练2]汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙．以下说法正确的是 ( )
A． Ff甲小于Ff乙
B． Ff甲等于Ff乙
C． Ff甲大于Ff乙
D． Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关
答案： A
[例3] (多选)如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C，OC距离为，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的( )
A． 线速度突然增大为原来的2倍
B． 角速度突然增大为原来的2倍
C． 向心力突然增大为原来的2倍
D． 悬线拉力突然增大为原来的2倍
任务三：变速圆周运动及一般曲线运动
答案：BC
[变式训练3] (多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是 ( )
A． 绳的拉力
B． 重力和绳拉力的合力
C． 重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力
D． 绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
答案： CD
答案: (1)A (2)D
[例4]用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．
(1)本实验采用的科学方法是 ．
A．控制变量法 B．累积法
C．微元法 D．放大法
(2)图示情景正在探究的是 ．
A．向心力的大小与半径的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与物体质量的关系
任务四：探究向心力大小表达式
(3)通过本实验可以得到的结果是 ．
A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比
答案： (3)C
4． (多选)如图所示，置于圆形水平转台上的小物块随转台转动．若转台以角速度ω0=2rad/s．转动时，物块恰好与平台发生相对滑动．现测得小物块与转轴间的距离l1=0.50m，设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10m/s2． 则( )
A.小物块与转台间的摩擦因数为μ=0.2?
B.若小 物块与转轴间距离变为l2=1.0m，则水平转台转动的角速度最大为1rad/s．
C.若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m，则水平转台转动的角速度最大为 rad/s．
D. 若小物块质量变为原来2倍，则水平转台转动的角速度最大为2rad/s
答案： AC
谢谢观看！