向心力课件--高一下学期物理人教版必修2.pptx

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1、制作者：河南驻马店高级中学制作者：河南驻马店高级中学 李阳李阳学习目标：学习目标：1 1、理解向心力是一种效果力，其效果是产生向心加速度，方、理解向心力是一种效果力，其效果是产生向心加速度，方向总是指向圆心向总是指向圆心；2 2、知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算；3 3、知道在圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力。知道在圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力。重、难点：重、难点：1 1、确定向心力的来源；、确定向心力的来源；2 2、应用向心力公式解决实际问题。、应用向心力公式解决实际问题。第五章第五章曲线运动曲线运动5.6 5.6

2、向心力向心力一、向心力一、向心力1 1、定义：、定义：做周运动的物体线速度的方向时刻改变，说明物体一做周运动的物体线速度的方向时刻改变，说明物体一定具有沿半径指向圆心方向的向心加速度，而力是产生加定具有沿半径指向圆心方向的向心加速度，而力是产生加速度的原因，故物体必受到了指向圆心的力的作用速度的原因，故物体必受到了指向圆心的力的作用向心力就是向心力就是产生产生向心加速度的力向心加速度的力2 2、方向：、方向：始终指向圆心始终指向圆心3 3、大小：、大小：探究探究向心力演示仪向心力演示仪G GF FN NF F F F 实验方法实验方法控制变量法控制变量法 实验结论：实验结论：4 4、来源、来源

3、对向心力的理解：对向心力的理解：（1 1）向心力因其方向时刻指向圆心而得名，它并不是物体实际）向心力因其方向时刻指向圆心而得名，它并不是物体实际受到的具有某种特定性质的力，而是实际力表现出的一种效果受到的具有某种特定性质的力，而是实际力表现出的一种效果向心力是向心力是效果力效果力产生向心加速度，仅改变线速度的方向而不改变速度的大小产生向心加速度，仅改变线速度的方向而不改变速度的大小向心力的作用效果向心力的作用效果（2 2）向心力的方向始终沿半径指向圆心，与线速度方向垂直，）向心力的方向始终沿半径指向圆心，与线速度方向垂直，其方向时刻在改变其方向时刻在改变向心力是向心力是变力变力（3 3）向心力

4、的来源）向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的，充当向心力的力可以是重力、向心力是按力的作用效果命名的，充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力做圆周运动的物体必须有向心力，做圆周运动的物体必须有向心力，受力分析时不能分析向心力受力分析时不能分析向心力，它只能是由某些力来充当这个角色它只能是由某些力来充当这个角色分分析析一一OF引引F F合合F F引引 F Fn n 在匀速圆周运动中，引力提供向心力在匀速圆周运动中，引力提供向心力4、来源：、来源：O OG GN NT T竖直方向上竖直方向上N NG G

5、，故，故T T即为合力即为合力F F合合T TF Fn n 在匀速圆周运动中，弹力提供向心力在匀速圆周运动中，弹力提供向心力分分析析二二轻绳栓一小球轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动在光滑水平面做匀速圆周运动4、来源：、来源：GfN滚筒洗衣机中物体跟着滚筒匀速转动时；滚筒洗衣机中物体跟着滚筒匀速转动时；向心力由什么力提供？向心力由什么力提供？分分析析三三在匀速圆周运动中，在匀速圆周运动中，弹力提供向心力弹力提供向心力F合合NFn4、来源：、来源：物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动F F向向=F=F合合=F=Ff fO OG GF FN NF Ff f

6、小球向心力的来源小球向心力的来源?汽车在水平面上转弯时的向心力来源汽车在水平面上转弯时的向心力来源?分分析析四四4、来源：、来源：（1 1）合外力和向心力产生什么样的加速度？）合外力和向心力产生什么样的加速度？向心力向心力：做圆周：做圆周运动的物体所受运动的物体所受外力的合力沿半外力的合力沿半径指向圆心方向径指向圆心方向的分量的分量.思考与讨论：思考与讨论：向心力与合外力间有怎样的关系？向心力与合外力间有怎样的关系？（2 2）在匀速圆周运动和变速圆周运动中，实际加速度与）在匀速圆周运动和变速圆周运动中，实际加速度与向心加速度间有什么样的关系？向心加速度间有什么样的关系？在匀速圆周运动中，合外力

7、全部用来充当向心力；在匀速圆周运动中，合外力全部用来充当向心力；在变速圆周运动中，合外力沿半径方向的分量提供向心力在变速圆周运动中，合外力沿半径方向的分量提供向心力合外力产生实际加速度，向心力产生向心加速度合外力产生实际加速度，向心力产生向心加速度 在匀速圆周运动中，实际加速度就是向心加速度；在匀速圆周运动中，实际加速度就是向心加速度；在变速圆周运动中，实际加速度除了一部分提供向心在变速圆周运动中，实际加速度除了一部分提供向心加速度外，还有一部分提供切向加速度加速度外，还有一部分提供切向加速度GGN NF FOFFnFtv二、变速圆周运动和一般的曲线运动二、变速圆周运动和一般的曲线运动1 1、

8、变速圆周运动、变速圆周运动变速圆周运动所受的合外力并没有全部用来充当向心力变速圆周运动所受的合外力并没有全部用来充当向心力(1)(1)合外力合外力F F 沿圆周切线方向的分力沿圆周切线方向的分力F Ft t，此分力产生切向，此分力产生切向 加速度加速度a at t，描述线速度大小变化的快慢，描述线速度大小变化的快慢(2)(2)合外力合外力F F 沿圆周半径方向指向圆心的分力沿圆周半径方向指向圆心的分力F Fn n，此分力，此分力 产生向心加速度产生向心加速度a an n，描述线速度方向变化的快慢，描述线速度方向变化的快慢2 2、一般的曲线运动的处理方法、一般的曲线运动的处理方法一般曲线运动，可

9、以把曲线分割成许多极短的小段，每一一般曲线运动，可以把曲线分割成许多极短的小段，每一小段可看做一小段圆弧圆弧弯曲程度不同，表明它们具小段可看做一小段圆弧圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用有不同的半径这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理圆周运动的分析方法进行处理三、向心力公式的应用三、向心力公式的应用1.1.公式的意义：沿半径指向圆心方向上公式的意义：沿半径指向圆心方向上的牛顿第二定律的牛顿第二定律2.2.公式的属性：向心力公式是个状态方程，具有瞬时性公式的属性：向心力公式是个状态方程，具有瞬时性 3.3.公式的适用范围：一切圆

10、周运动公式的适用范围：一切圆周运动4.4.公式的应用思路：公式的应用思路：（1 1）明确研究对象，进行受力分析并画出受力示意图；）明确研究对象，进行受力分析并画出受力示意图；（2 2）分析运动情况，确定圆周运动的轨道平面、圆心和半径；）分析运动情况，确定圆周运动的轨道平面、圆心和半径；（3 3）将物体所受外力沿半径方向和切线方向进行）将物体所受外力沿半径方向和切线方向进行正交分解；正交分解；（4 4）在沿半径指向圆心的方向，结合题意，依据牛顿第二）在沿半径指向圆心的方向，结合题意，依据牛顿第二 定律和向心力公式列出方程定律和向心力公式列出方程；（5 5）求解方程，得出结果）求解方程，得出结果.

11、思考题：思考题：1 1、实验器材有哪些、实验器材有哪些?铁架台、细线、钢球、白纸、刻度尺、秒表、铁架台、细线、钢球、白纸、刻度尺、秒表、2 2、简述实验原理、简述实验原理(怎样达到验证的目的怎样达到验证的目的)3 3、实验过程中要测量记录哪些数据、实验过程中要测量记录哪些数据?半径半径r r，运动，运动n n圈所用时间圈所用时间t t，小球距悬点的竖直高度小球距悬点的竖直高度h h4 4、实验过程中产生误差的原因主要有哪些、实验过程中产生误差的原因主要有哪些?天平天平验证验证用圆锥摆粗略验证向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式受力角度分析受力角度分析r rO OG GF F合合F FF F合合

12、=mgtan=mgtan运动角度分析运动角度分析例例1.1.下列关于向心力的说法正确的是下列关于向心力的说法正确的是()A A向心力只能是圆心上物体施加的力向心力只能是圆心上物体施加的力B B向心力是物体所受诸力沿半径指向圆心的合力向心力是物体所受诸力沿半径指向圆心的合力C C一个物体受多个力，则向心力只能由这多个力中一个物体受多个力，则向心力只能由这多个力中 指向圆心的力合成指向圆心的力合成D D向心力一定是物体受到的合力向心力一定是物体受到的合力 解析：解析：向心力是物体所受合力沿半径方向的分力，向心力是物体所受合力沿半径方向的分力，它可以是物体所受力中的一个，也可以是某一个力它可以是物体

13、所受力中的一个，也可以是某一个力的分力，还可以是某些力的合力；在匀速圆周运动的分力，还可以是某些力的合力；在匀速圆周运动中向心力是物体受到的合力，但在变速圆周运动中中向心力是物体受到的合力，但在变速圆周运动中向心力不是物体受到的合力向心力不是物体受到的合力例例2 2.如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴转动，如图所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R R和和H H，筒内壁，筒内壁A A点的高度为点的高度为筒高的一半内壁上有一质量为筒高的一半内壁上有一质量为m m的小物块求：的小物块求：(1)(1)当筒不转动时，物块静

14、止在筒壁当筒不转动时，物块静止在筒壁A A点点受到的支持力和摩擦力的大小；受到的支持力和摩擦力的大小；(2)(2)当物块在当物块在A A点随筒做匀速转动，且其所点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度(1)(1)物块静止时，分析受力如图由平衡条件有物块静止时，分析受力如图由平衡条件有(2)(2)物块随筒转动时，受力如图由牛顿第二定律有物块随筒转动时，受力如图由牛顿第二定律有例例3 3.如图所示，细绳一端系着质量如图所示，细绳一端系着质量M M0.6 kg0.6 kg的物体的物体A A静止在水静止在水平转台上，另一端通过轻质小滑轮平转台上，另一

15、端通过轻质小滑轮O O吊着质量吊着质量m m0.3 kg0.3 kg的物体的物体B B.A A与滑轮与滑轮O O的距离为的距离为0.2m0.2m，且与水平面的最大静摩擦力为，且与水平面的最大静摩擦力为2 N2 N，为使，为使B B保持静止状态，水平转台做圆周运动的角速度保持静止状态，水平转台做圆周运动的角速度应在应在什么范围内？什么范围内？(g g取取10 m/s10 m/s2 2)【分析分析】物体所受静摩擦力的大小和方向随圆盘转速的变化而变物体所受静摩擦力的大小和方向随圆盘转速的变化而变化化,且静摩擦力达到了最大时，对应的角速度也达到了临界值且静摩擦力达到了最大时，对应的角速度也达到了临界值当当最小时，最小时，A A受的最大静摩擦力与拉力反向受的最大静摩擦力与拉力反向当当最大时，最大时，A A受的最大静摩擦力与拉力同向受的最大静摩擦力与拉力同向【总结总结】先假设出某量达到最大或最小的临界情况，进而建立方程求解先假设出某量达到最大或最小的临界情况，进而建立方程求解