高一物理必修課件向心力

高一物理必修課件向心力匯報人：XX20XX-01-23向心力基本概念向心力公式及推導(dǎo)物體做圓周運動條件分析豎直平面內(nèi)圓周運動問題探討水平面內(nèi)圓周運動問題探討生活中的圓周運動現(xiàn)象舉例contents目錄向心力基本概念01物體做圓周運動時，沿半徑指向圓心方向的外力稱為向心力。定義向心力是一種效果力，即它的作用產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向。性質(zhì)定義與性質(zhì)F=mv2/r，其中m為物體質(zhì)量，v為物體速度，r為圓周半徑。始終指向圓心，與物體運動方向垂直。向心力大小與方向方向大小勻速圓周運動定義物體沿圓周運動，且線速度和角速度均保持不變。向心力作用在勻速圓周運動中，向心力使物體保持圓周運動軌跡，改變速度方向。向心力來源勻速圓周運動中的向心力可由重力、彈力、摩擦力等提供。例如，在豎直平面內(nèi)的圓周運動中，重力與彈力的合力提供向心力；在水平面內(nèi)的圓周運動中，摩擦力或彈力的一個分力提供向心力。勻速圓周運動中的向心力向心力公式及推導(dǎo)02向心力公式是描述物體做勻速圓周運動時，所受合力的大小和方向的公式。向心力公式為：F=mv2/r，其中F為向心力，m為物體質(zhì)量，v為物體運動速度，r為圓周半徑。向心力的方向始終指向圓心，與物體運動方向垂直。向心力公式介紹0102公式推導(dǎo)過程將a代入F=ma中，得到向心力公式：F=mv2/r。物體做勻速圓周運動時，所受合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有：F=ma。

實例計算與解析例題一個質(zhì)量為0.5kg的物體在水平面上做半徑為1m的勻速圓周運動，線速度為4m/s，求物體所受的向心力大小。解析根據(jù)向心力公式F=mv2/r，代入已知數(shù)值m=0.5kg，v=4m/s，r=1m，計算得到F=8N。結(jié)論物體所受的向心力大小為8N，方向始終指向圓心。物體做圓周運動條件分析03物體做圓周運動時，指向圓心的合外力，其方向始終與線速度方向垂直。向心力的定義向心力的來源向心力的效果可以由一個力提供，也可以由幾個力的合力提供、還可以由一個力的分力提供。只改變速度的方向，不改變速度的大小。030201物體受力情況分析勻速圓周運動條件合外力等于向心力，即合外力要指向軌道平面的中心。非勻速圓周運動條件合外力不等于向心力，即合外力的一個分力指向軌道平面的中心，另一個分力沿軌道切線方向。圓周運動條件判斷繩子模型當(dāng)物體受到的拉力（或支持力）等于零時出現(xiàn)臨界狀態(tài)，此時向心力等于重力沿半徑方向的分力。桿模型當(dāng)物體受到的支持力等于零時出現(xiàn)臨界狀態(tài)，此時向心力等于重力沿半徑方向的分力。若物體做圓周運動的速度較大時，桿對物體的作用力表現(xiàn)為拉力。臨界狀態(tài)討論豎直平面內(nèi)圓周運動問題探討04在豎直平面內(nèi)，物體圍繞某一點做圓周運動，軌跡為一個豎直的平面圓。運動軌跡物體在任意時刻的速度方向沿著軌跡的切線方向。速度方向向心加速度始終指向圓心，切向加速度與速度方向相同或相反。加速度方向豎直平面內(nèi)圓周運動特點在最高點，物體受到重力和向心力的共同作用。若物體能夠順利通過最高點，則重力提供向心力，物體對軌道的壓力為零；若物體不能通過最高點，則重力大于向心力，物體對軌道有向下的壓力。最高點在最低點，物體受到重力和向心力的共同作用，同時受到軌道向上的支持力。此時，向心力由重力和支持力的合力提供。最低點最高點和最低點受力分析解析豎直平面內(nèi)圓周運動的基本概念和特點，包括運動軌跡、速度方向和加速度方向等。例題一針對最高點和最低點的受力分析，通過具體數(shù)值計算，求解物體在最高點和最低點對軌道的壓力。例題二結(jié)合動能定理和機(jī)械能守恒定律，解析豎直平面內(nèi)圓周運動中的能量轉(zhuǎn)化問題。例題三典型例題解析水平面內(nèi)圓周運動問題探討05向心加速度物體做勻速圓周運動時，加速度始終指向圓心，稱為向心加速度。勻速圓周運動物體在水平面內(nèi)做勻速圓周運動時，線速度大小不變，方向時刻改變。向心力物體做勻速圓周運動時，受到的合力指向圓心，提供向心力。水平面內(nèi)圓周運動特點繩子拉力和摩擦力對運動影響繩子拉力當(dāng)物體通過繩子連接在圓心時，繩子拉力提供向心力，使物體保持圓周運動。摩擦力在水平面內(nèi)，物體受到的摩擦力會影響其運動狀態(tài)。當(dāng)摩擦力足夠大時，可以阻止物體做圓周運動。例題1：一個質(zhì)量為m的小球用長為L的細(xì)線懸掛于O點，在O點的正下方L/2處有一個釘子P，把細(xì)線沿水平方向拉直，無初速度釋放，當(dāng)細(xì)線碰到釘子瞬間，下列說法正確的是()典型例題解析A.小球的線速度突然增大B.小球的向心加速度突然增大C.小球的向心力突然增大典型例題解析當(dāng)細(xì)線碰到釘子瞬間，小球的線速度大小不變，而半徑減小，根據(jù)$a=frac{v^{2}}{r}$可知，向心加速度增大；根據(jù)$F=mfrac{v^{2}}{r}$可知，向心力增大；根據(jù)牛頓第二定律可知，懸線的張力增大。故選項B、C、D正確。解析在水平地面上放一個重為20N的物體，用2N的水平拉力使物體在水平地面上保持勻速直線運動，則物體受到的滑動摩擦力是()例題2典型例題解析A.5NB.2NC.18ND.20N解析：物體在水平地面上做勻速直線運動，根據(jù)平衡條件可知，物體受到的滑動摩擦力等于水平拉力，即$f=F=2N$。故選項B正確。典型例題解析生活中的圓周運動現(xiàn)象舉例0603影響因素汽車的速度、橋面的半徑和弧度等因素都會影響汽車過拱橋時的向心力和穩(wěn)定性。01汽車過拱橋的運動軌跡汽車通過拱橋時，其運動軌跡為一個圓弧，圓心位于橋拱的最高點。02向心力的來源汽車過拱橋時，重力與橋面的支持力的合力提供向心力，使汽車能夠沿圓弧軌跡運動。汽車過拱橋問題分析火車轉(zhuǎn)彎的運動軌跡火車在轉(zhuǎn)彎時，其運動軌跡為一個圓弧，圓心位于軌道內(nèi)側(cè)。向心力的來源火車轉(zhuǎn)彎時，軌道對車輪的側(cè)向壓力提供向心力，使火車能夠沿圓弧軌跡運動。影響因素火車的速度、軌道的半徑和弧度、車輪與軌道之間的摩擦系數(shù)等因素都會影響火車轉(zhuǎn)彎時的向心力和穩(wěn)定性?；疖囖D(zhuǎn)彎時軌道設(shè)計原理航天器在發(fā)射時，通過火箭的推力克服地球引力，逐漸加速并離開地球表面。在發(fā)射過程中，航天器需要不斷調(diào)整其姿態(tài)和速度，以確保能夠準(zhǔn)確地進(jìn)入預(yù)定軌道。一旦進(jìn)入預(yù)定軌道，航天器將繞地球運行。在軌運行期間，航天器需要進(jìn)行各種科學(xué)實驗、觀測任務(wù)或執(zhí)行其他任務(wù)。當(dāng)航天器完成任務(wù)或需要返回地球