6.2向心力課件高一下學(xué)期物理人教版(1)3

6.2向心力【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、通過活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)探究，感受向心力，理解向心力的概念、特點(diǎn)、表達(dá)式。2、通過分析具體實(shí)例，掌握分析實(shí)際問題中向心力來源的方法，會(huì)計(jì)算勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。3、通過比較，知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的合力大小和方向特點(diǎn)，能借用變速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征分析一般的曲線運(yùn)動(dòng)。

復(fù)習(xí)引入初步感知圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速曲線運(yùn)動(dòng)速度改變，一定有加速度合外力一定不為零那么勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力有何特點(diǎn)呢？游樂場(chǎng)里有各種有趣的游戲項(xiàng)目?？罩酗w椅因其刺激下而深受很多年輕人的喜歡。飛椅和人一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？請(qǐng)說出你的看法。復(fù)習(xí)引入初步感知感知向心力1、感受一下，手受到什么樣的力？小球受力是怎樣的？2、若小球轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，突然松開繩子，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？OGNF對(duì)小球受力分析：

O豎直方向N與G平衡，所以合力為FOFFFvvvO結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其合外力沿半徑指向圓心，總是與速度v方向垂直。感知向心力一、向心力3.作用效果：1.定義：2.方向：注意：向心力是根據(jù)效果命名的力,不是物體真實(shí)受到的力,受力分析時(shí)不需要分析向心力,只能說某個(gè)力或某幾個(gè)力的合力提供了向心力.

做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到一個(gè)始終指向圓心的力的作用，這個(gè)力叫做向心力；與速度方向垂直，始終沿半徑指向圓心；

只改變速度的方向，不改變速度的大小.【例1】

運(yùn)動(dòng)員在短道速滑比賽中過彎道時(shí),運(yùn)動(dòng)員(

)A.受到重力、彈力、摩擦力的作用B.受到重力、彈力、向心力的作用C.向心力的大小與運(yùn)動(dòng)員的速度成正比D.向心力的大小與運(yùn)動(dòng)員的角速度成正比A一、向心力例2.

如圖所示,物體A、B隨水平圓盤繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),物體B在水平方向所受的作用力有(

)A.圓盤對(duì)B及A對(duì)B的指向圓心的摩擦力B.圓盤對(duì)B的指向圓心的摩擦力,A對(duì)B的背離圓心的摩擦力C.圓盤對(duì)B及A對(duì)B的摩擦力和向心力D.圓盤對(duì)B的摩擦力和向心力B一、向心力二、向心力的大小

在物理學(xué)中，我們認(rèn)識(shí)物理量時(shí)可以先定性了解，然后再探究它與不同物理量之間的定量關(guān)系。做一做：感受向心力，猜測(cè)向心力的大小與哪些因素有關(guān)結(jié)論：向心力的大小與質(zhì)量、半徑以及轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢有關(guān)。mrω【例3】

用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān)。(1)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1,使變速塔輪2和3、長槽4和短槽5勻速轉(zhuǎn)動(dòng),槽內(nèi)的小球也隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小球擠壓擋板使擋板另一端壓縮測(cè)力套筒的彈簧,壓縮量可從器件

(選填數(shù)字“6”“7”或“8”)上讀出,該讀數(shù)即顯示了向心力的大小。該探究實(shí)驗(yàn)所采用的方法是

。

8控制變量法二、向心力的大小(2)圖示情境正在探究的是

。

A.向心力的大小與半徑的關(guān)系B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系C.向心力的大小與角速度大小的關(guān)系D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系(3)通過圖示實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)果是

。

A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比C.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成正比DC二、向心力的大小二、向心力的大小實(shí)驗(yàn)：探究向心力的表達(dá)式控制變量法保持r、ω相同m1：m2=1：3F1：F2=1：3F∝m保持m、r相同

ω1：ω2=3：2F1：F2=9：4F∝ω2保持m、ω相同r1：r2=1：2F1：F2=1：2F∝rF=mω2r定量研究影響向心力大小的因素【例4】用如圖6所示的裝置可以探究做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān).(1)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是_____.A.控制變量法B.累積法

C.微元法D.放大法(2)圖示情景正在探究的是_____.A.向心力的大小與半徑的關(guān)系B.向心力的大小與線速度大小的關(guān)系C.向心力的大小與角速度的關(guān)系D.向心力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系圖6AD(3)通過本實(shí)驗(yàn)可以得到的結(jié)論是_____.A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與

角速度成正比B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力的大小與

線速度的大小成正比C.在半徑和角速度一定的情況下，向心力的大小與質(zhì)量成正比D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力的大小與半徑成反比C二、向心力的大小更加精確的實(shí)驗(yàn)表明：物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。即：Fn＝mω2r試一試：根據(jù)v、ω、r、T的關(guān)系，你能推出向心力的其他表達(dá)式嗎？（牢記）三、常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力來源F環(huán)繞模型萬有引力提供向心力FNmgf

轉(zhuǎn)盤靜摩擦力f提供向心力三、常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力來源Oθ

圓錐擺O'FTmgF合重力和拉力的合力提供向心力三、常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力來源ωGfFN物塊隨圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，建立如下模型：只要f=G≤fm,物塊就不會(huì)下落。即需要三、常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力來源小球沿光滑杯子內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，建立如下模型：ωF合θθmOrmgN三、常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力來源3、對(duì)物體進(jìn)行受力分析，畫出受力分析圖，確定指向圓心方向的合力,即確定向心力Fn。2、明確圓周運(yùn)動(dòng)平面，確定運(yùn)動(dòng)的軌跡圓、圓心位置0及半徑r。1、確定研究對(duì)象。分析向心力來源的思路：三、常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力來源[深度思考]

做圓周運(yùn)動(dòng)的物體其合力方向一定指向圓心嗎？答案不一定.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體合力指向圓心；做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體合力不是始終指向圓心.三、常見勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心力來源【例5】雙人滑冰是2022年北京冬奧會(huì)比賽項(xiàng)目之一。某次訓(xùn)練中,男運(yùn)動(dòng)員以自己為軸拉著女運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng),若女運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m,伸直的手臂與豎直方向的夾角為θ,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中女運(yùn)動(dòng)員的重心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r,示意圖如圖所示。忽略女運(yùn)動(dòng)員受到的摩擦力,重力加速度為g。求:(1)當(dāng)女運(yùn)動(dòng)員剛要離開冰面時(shí),女運(yùn)動(dòng)員的角速度大小;(2)當(dāng)女運(yùn)動(dòng)員的角速度為

時(shí),女運(yùn)動(dòng)員對(duì)冰面的彈力大小。

解析

(1)女運(yùn)動(dòng)員剛要離開地面時(shí),受重力和男運(yùn)動(dòng)員對(duì)女運(yùn)動(dòng)員的拉力,有Fcos

θ=mg(2)對(duì)女運(yùn)動(dòng)員受力分析,如圖所示

思考蕩秋千是小朋友很喜歡的游戲。(1)當(dāng)秋千向下蕩時(shí),小朋友做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)?(2)繩子拉力與重力的合力指向懸掛點(diǎn)嗎?運(yùn)動(dòng)過程中,向心力公式要點(diǎn)提示

(1)變速圓周運(yùn)動(dòng)。

(2)在最低點(diǎn)時(shí),繩子拉力與重力的合力指向懸掛點(diǎn),在其他位置,合力不指向懸掛點(diǎn)。向心力公式

仍然適用。OOFnFtF合vFnFtvF合思考：勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力方向始終指向圓心；如果沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎？當(dāng)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心時(shí)，物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)。切向力Ft

：垂直半徑方向的合力向心力Fn：沿著半徑（或指向圓心）的合力四、變速圓周運(yùn)動(dòng)速度增大的圓周運(yùn)動(dòng)速度減小的圓周運(yùn)動(dòng)改變速度的大小改變速度的方向運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)稱為一般曲線運(yùn)動(dòng)。r1r2

一般曲線運(yùn)動(dòng)各個(gè)地方的彎曲程度不一樣，如何研究？五、一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)

可以把這條曲線分割為許多極短的小段，質(zhì)點(diǎn)在每小段的運(yùn)動(dòng)都可以看作圓周運(yùn)動(dòng)的一部分?！纠?】

如圖所示,物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(dòng),圖中c方向沿半徑指向圓心,a方向與c方向垂直。當(dāng)轉(zhuǎn)盤逆時(shí)針