向心力-高一物理高效互動課件（人教2019）

第六章

圓周運動第二節(jié)

向心力思考：

花樣滑冰雙人滑在比賽中男運動員拉著女運動員的手使其在冰面上做勻速圓周運動，女運動員的速度方向時刻改變，什么力改變了其速度的方向？一、向心力

1、定義：做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力。2、作用效果：改變速度的方向。3、方向：始終沿半徑指向圓心。4、向心力是效果力：向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，凡是由某個力或者幾個力的合力提供的物體做勻速圓周運動的力，不管屬于哪種性質(zhì)，都是向心力。

思考一、物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動時，物塊受到哪些力？向心力的來源?GFfFNω

思考二、、下列做勻速圓周運動的物體向心力是由哪些力提供的？FNGFf小球在內(nèi)壁光滑的漏斗內(nèi)做勻速圓周運動圓盤做勻速圓周運動，滑塊相對圓盤靜止5、向心力的作用效果：改變線速度的方向，向心力不改變線速度的大小。6、向心力的特點：(1)方向時刻在變化，總是與線速度的方向垂直。(2)勻速圓周運動的向心力大小不變，方向時刻改變，勻速圓周運動是勻速率圓周運動。7、向心力的理解：(1)向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，它可以由重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力提供，也可以由它們的合力提供，還可以由某個力的分力提供。(2)當(dāng)物體做勻速圓周運動時，合外力提供向心力。(3)當(dāng)物體做變速圓周運動時，合外力指向圓心的分力提供向心力。二、探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系1、實驗結(jié)論(1)在半徑和角速度一定的情況下，向心力大小與質(zhì)量成正比。(2)在質(zhì)量和角速度一定的情況下，向心力大小與半徑成正比。(3)在質(zhì)量和半徑一定的情況下，向心力大小與角速度的平方成正比。由以上可推知：向心力的大小可表示為Fn＝mω2r。2、向心力的表達式：Fn=m

v2rFn=m

ω2r

Fn

=m

r

4π2T

23、勻速圓周運動問題的分析思路：(1)解題指導(dǎo)

凡是做勻速圓周運動的物體一定需要向心力，而物體所受外力的合力提供向心力。(2)勻速圓周運動動力學(xué)問題的分析思路：

確定研究對象；

明確圓周運動的軌跡、圓心、半徑；

對物體進行受力分析，明確向心力的來源；

分析物體的運動情況（線速度、角速度、周期等）；

根據(jù)牛頓運動定律和運動學(xué)知識聯(lián)合解決問題。例1、長為L的細線，拴一質(zhì)量為m的小球(小球可視為質(zhì)點)，一端固定于O點，讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動(這種運動通常稱為圓錐擺運動)，如圖所示。當(dāng)擺線與豎直方向的夾角是α?xí)r，求(重力加速度為g)：(1)細線的拉力的大??；(2)小球運動的線速度的大??；(3)小球運動的角速度及周期。解：如圖所示，小球受重力mg和細線的拉力FT。因為小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，所以小球受到的合力指向圓心O′，且是沿水平方向。(1)由平行四邊形定則得(2)小球受到的合力大小為F合＝mgtanα四、變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點1、變速圓周運動：做變速圓周運動的物體所受的合力并不總是指向運動軌跡的圓心。將合力分解：(1)跟圓周相切的分力Ft：與速度方向相同或相反，只改變速度的大小。(2)指向圓心的分力Fn：與速度方向垂直，只改變速度的方向。最低點：繩子拉力與重力的合力指向懸掛點（圓心）。在其他位置：合力不指向懸掛點（圓心）。2、一般曲線運動及處理方法(1)定義：運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動。(2)處理方法：一般的曲線運動，可以把曲線分割成許多很短的小段，每一小段可看作一小段圓弧，研究質(zhì)點在這一小段的運動時，可以采用圓周運動的分析方法進行處理。3、勻速圓周運動與變速圓周運動的比較例2、

如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運動，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)盤逆時針方向轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是(

)A.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，P所受摩擦力方向為cB.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，P不受轉(zhuǎn)盤的摩擦力C.當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時，P所受摩擦力方向可能為aD.當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時，P所受摩擦力方向可能為bA

課堂練習(xí)1、(多選)如圖，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在水平的旋轉(zhuǎn)圓盤上，座椅A離轉(zhuǎn)軸的距離較近。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動，穩(wěn)定后A、B都在水平面內(nèi)做勻速圓周運動。則下列說法正確的是(

)A.座椅B的角速度比A的大B.座椅B的向心力比A的大C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D.懸掛B的纜繩所承受的拉力比懸掛A的纜繩所承受的拉力大BDCD

課堂練習(xí)3、如圖所示，將完全相同的兩小球A、B用長L＝0.8m的細繩懸于以v＝4m/s向右勻速運動的小車頂部，兩球分別與小車前、后壁接觸。由于某種原因，小車突然停止運動，求此時細繩的