【最新】粤教版高中物理必修二课件：2.2向心力 (共42张PPT)

(3)当线速度一定时，向心加速度与运动半径成反比．
【典例 2】 在男女双人花样滑冰运动中，男运动员
以自身为转动轴拉着女运动员做匀速圆周运动．若运动 员的转速为 30 r/min，女运动员触地冰鞋的线速度为 4.8 m/s，求女运动员做圆周运动的角速度、触地冰鞋做圆周 运动的半径及向心加速度大小．
解析：男女运动员的转速、角速度是相同的， 由 ω＝2πn 得 ω＝2×3.14×3600 rad/s＝3.14 rad/s. 由 v＝ωr 得 r＝ωv＝34..184 m≈1.53 m. 由 a＝ω2r 得 a＝3.142×1.53 m/s2≈15.1 m/s2. 答案：3.14 rad/s 1.53 m 15.1 m/s2
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
解析：对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力的 作用，向心力是指向圆心方向的合力．因此，可以说是小 球所受合力沿绳方向的分力，也可以说是各力沿绳方向的 分力的合力，选 C、D.
答案：CD
小试身手
1. (多选)如图所示，用细绳拴一小球在光滑桌面上绕 一铁钉(系一绳套)做匀速圆周运动，关于小球的受力，下 列说法正确的是( )
A．重力、支持力、绳子拉力 B．重力、支持力、绳子拉力和向心力 C．重力、支持力、向心力 D．绳子拉力充当向心力
解析：小球受重力、支持力、绳子拉力三个力的作用， A 正确，B、C 错误；重力和支持力是一对平衡力，绳子 的拉力充当向心力，D 正确．
第二章 圆周运动
第二节 向心力
学习目标
1.认识向心力，通过实例 认识向心力的作用及向心 力的来源. 2.通过实验探究向心力与 哪些因素有关， 掌握向心 力的公式. 3.知道向心加速度，掌握 向心加速度的公式. 4.能用牛顿第二定律知识 分析匀速圆周运动的向心 力.

而乙同学认为由公式 a＝ω2r 知向心加速度 a 与运动半径 r 成正
本
学 比，他们两人谁的观点正确？说一说你的观点． 案 答案 他们两人的观点都不正确．当 v 一定时，a 与 r 成反比；
栏
目 当 ω 一定时，a 与 r 成正比．a 与 r 的关系图象如图所示．
开
三、生活中的向心力
[问题设计]
1．如图 3 所示，汽车在水平路面上转弯，设转弯
2．分析图 1 中的几个图中物体所受合外力的情况．
图1 答案 ①受绳的拉力，方向指向圆心．②受太阳的引力， 方向指向太阳中心．③受牵引力、向后的摩擦力和向弯道 内侧的摩擦力．
[要点提炼]
1．向心力的定义：做匀速圆周运动的物体所受到的 沿半径指向
圆心 的合力叫做向心力．
本 学
2．向心力的方向：总是沿着半径指向圆心，始终与线速度方向
.
4．做匀速圆周运动的物体所受到的沿半径指向圆心的合力，叫做
v2 向心力 ，向心力的表达式为 F＝ mω2r ＝ m r .
v2 5．向心加速度公式 a＝ r ＝ ω2r ，单位： m/s2 .
一、感受向心力 [问题设计] 1．物体做曲线运动的条件是物体所受合外力的方向与速度方
向不在同一直线上，做圆周运动的物体所受合外力的方向是 否也与速度方向一样，不在同一直线上？ 答案 是
本 2．向心加速度
学
v2
案
(1)大小：a＝ ω2r ＝ r .
栏 目
(2)方向：始终指向圆心，方向时刻改变．
开
(3)作用：向心加速度的方向始终与线速度方向 垂直 ，只改变
线速度的方向 ，不改变线速度的 大小 ．
3．匀速圆周运动是非匀变速运动(因为向心加速度时刻改变)．

【说明】 ⑴匀速圆周运动的加速度是由向心力产生的，其方向必定
指向圆心，所以匀速圆周运动的加速度又称为向心加速度。
⑵向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小。 ⑶向心加速度是变量，其方向是不断变化的。
讨论火车转弯时所需向心力。 1、内外轨道一样高时： F 向心力 F 由外侧轨道对铁轨 的压力提供
2、当外轨略高于内轨时： 火车受力： 竖直向下的重力 G 垂直轨道面的支持力 N 火车的向心力： F N
由G和N的合力提供
G
在外轨略高于内轨时，火车转弯时的速度 v (1)当
v v规定
时，车轮 N F
对内外轨都无压力。
火车的向心力：
由G和N的合力提供 G
（2）当火车行驶速率v>v规定时， 外轨对轮缘有侧压力；
动。
几个典型的匀速圆周运动
玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动
几个典型的匀速圆周运动
卫星绕地球运行
V
F
(b)
光滑桌面上转动的小球 ---弹力 随圆盘匀速转动的物体 -----摩擦力
卫星绕地球运动---万有引 力
圆锥摆---重力和弹力的合力
向心力——向心力的大小
【实验探究】影响向心力大小的因素
⑴在小球质量m和旋转半径r不变的条件下， 改变角速度ω，多次体验手的拉力； ⑵在小球质量 m 和角速度 ω 不变的条件下， 改变旋转半径r，多次体验手的拉力； ⑶在旋转半径r和角速度ω不变的条件下，改 变小球质量m，多次体验手的拉力； 【体验与交流】
注意：
1、向心力通常由重力、弹力、摩 擦力中的某一个力，或者是某个力 的分力，或几个力的合力所提供。 2、向心力是根据力的作用效 果来命名的，受力分析时不要 把向心力当作一个独立的力。

需向心力 D．限制火车向外脱轨
车辆转弯
在开车转弯时，有向外滑出的趋势，地面对车有指向内侧 的静摩擦力F1，这个静摩擦力提供车转弯时所需的向心力。
根据向心力公式有
F
F1
m
v2 r
二、拱形桥
例2、质量为m 的汽车以恒定的速率 v 通过半径 为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力 是多大？
例、质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r
G
重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力
➢若火车转弯时实际速度 V> Rgtanα
或者 V＜ Rg情ta况nα又如何？
V> Rgtanα 外轨对外轮缘有弹力，速度越大，弹力越大 V＜ Rgtanα 内轨对内轮缘有弹力，速度越小，弹力越大
0
生活中的圆周运动
巩固练习
例1. 在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为( ) AC．D减轻火车轮子挤压外轨 B．减轻火车轮子挤压内轨 C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所
（4）利用提供量等于需求量列方程求解
凹形桥
泸 定 桥
汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹型桥面，如图所示， 求汽车在最低点时对桥面的压力是多大？
解：汽车通过底部时，受力情况如图： 由牛顿第二定律：
FN r
h
G
FN’ 注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大, 汽车可能压坏凹型桥或者爆胎。
小结：
说明：物体做离心运动的根本原因是“惯性”
2、离心运动的应用与防止
离
离
心
心
甩
脱
干
水
制作棉花糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加 入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内 筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运 动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为 丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷 却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉 花。