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人教版高一物理必修二 5.6 向心力教学课件(共30张PPT)

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人教版高中物理必修二课件：5.6《向心力》+(共32张PPT)

人教版高中物理必修二课件：5.6《向心力》+(共32张PPT)

an 哪来的？即an 是如何产生的？
一、向心力
1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力，
叫向心力。
v
2. 符号：Fn
3. 方向：始终指向圆心 ( 与 v 垂直 )，
Fn
是变力。 v
4. 效果：只改变 v 的方向，不改变 v
的大小。
O
Fn
Fn
v
5. 大小： F合＝Fn F合＝man v2 r
＝ g r
Ff FN
G
1. 向心力的方向： 指向圆心
2. 向心力的作用效果： 改变速度的方向
3. 向心力的大小
v2 Fn m r
Fn m2r
4π2 Fn m T 2 r
四、变速圆周运动和一般的曲线运动
O
F
链球的运动
思 匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终 考 指当向沿圆心 周； 运如动果的一物个体沿所圆受周的运合动力的 不物 指体 向所 圆受 心的 时合 ，
想一想
小球受到哪些力的作用？ 向心力由什么力提供？
结论:向心力由拉力F和重 力G的合力提供
θ
F
F合O r
G
•1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。” •2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 •5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
第 6 节：向心力
1、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？为 什么？
2、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点？ 写出向心加速度的公式。
3.做匀速圆周运动的物体受力有什么特点？受力 的方向和大小如何确定？

新人教版高中物理必修二：5.6 向心力 课件(共25张PPT)

新人教版高中物理必修二：5.6 向心力 课件(共25张PPT)

例2.小球做圆锥摆时，细绳长L，与竖直方向成θ角
，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。 O′
解析：小球的向心力由FT和G的合力提供
F 向 心 Fm gtan
小球做圆周运动的半径 R L sin
由牛顿第二定律： F ma m 2 R
θL FT
O RF
即：m gtanm 2L sin
mg
g
L cos
做变速圆周运动的物体所受的力
Ft
Ft ——切向分力，它产生切向
F
加速度，改变速度的大小。
Fn
Fn ——向心分力，它产生向心
加速度，改变速度的方向。
结论：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动 就是变速圆周运动 ，匀速圆周运动切向加速度为零。
处理一般曲线运动的方法 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可
以看作一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样 ，表明它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区 别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就 可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行 处理了。
r2 r1
1.向心力的方向： 指向圆心 2.向心力的作用效果： 改变速度的方向 3.向心力的大小
Fn=m
v2 r
Fn=m rω2
Fn =m 4Tπ22r
4.变速圆周运动中的合力并非向心力
在匀速圆周运动中合力充当向心力
1.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的 说法中，正确的是（ B ） A．物体除受到其他的力外还要受到一个向心力 B．物体所受的合外力提供向心力 C．向心力是一个恒力 D．向心力的大小一直在变化
三、向心力的大小:
向心力Fn与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有 关系： Fn＝mrω2

人教版高中物理必修二5.6 向心力公开课教学课件共24张PPT

人教版高中物理必修二5.6 向心力公开课教学课件共24张PPT

= m v2 = mω2r r
2、做变速圆周运动的物体，其合外力指向圆心的分力提
供了改变运动方向所需要的向心力，跟圆周相切的分力改
变速度的大小。
Fn = ma n
F合
=
v2 m
=
mr ω 2
r
Ft mat
学习与探究
归纳与总结
实践与练习
实践与练习
作业：问题与练习：1、3、4
谢谢各位老师和同学!
学习与探究
归纳与总结
实践与练习
归纳与总结
1、做匀速圆周运动的物体受到的合外力时刻指向圆心， 提供了改变运动方向所需要的向心力。
F合 = Fn = ma n = m v2 = mω2r
r
学习与探究
归纳与总结
实践与练习
学习与探究 实验探究：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
FT F
G
摆球所需向心力和 需要测量 比较计算
F合
v2 Fnmnamr
mr2
Ft mat
Ft v
F合
Fn
做变速圆周运动的物体是否需要向心力？向心力又 是如何提供的呢？
学习与探究
归纳与总结
实践与练习
归纳与总结
1、做匀速圆周运动的物体受到的合外力时刻指向圆心，
提供了改变运动方向所需要的向心力。
F合 = Fn = ma n
= m v2 = mω2r r
2、做变速圆周运动的物体，其合外力指向圆心的分力提
供了改变运动方向所需要的向心力，跟圆周相切的分力改
变速度的大小。
Fn = ma n
F合
=
v2 m
=
mr ω 2
r
Ft mat
学习与探究

人教版高中物理必修二 5.6向心力(共28张PPT)

人教版高中物理必修二 5.6向心力(共28张PPT)

7、向心力的大小
根据牛顿第二定律： F ma
n
n
Fn
m v2 r
m 2 r
mvFn
m
4
T
2 2
r
例1.用细线拴一球做匀速圆周运动，下列说法中正 确的是
A 在线速度一定情况下，线越长越易断
B 在线速度一定情况下，线越短越易断 C 在角速度一定情况下，线越长越易断
D 在角速度一定情况下，线越短越易断
向心力
【思维引导】 由牛顿运动定律知：物体做圆周运动，必然要 受到外力的作用。
那么，是怎样的力使物体做圆周运动呢？
【实验探究】 在下列圆周运动中，感受……
一、向心力
1、定义： 做匀速圆周运动的物体一定受到一 个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。
2、方向：总是沿着半径指向圆心.方向时刻改变, 因此向心力是变力。
②滚筒洗衣机衣服跟着滚筒转动。
物块做匀速圆周运动时，
ω
Ff
合力提供向心力，即桶对
物块的支持力。
FN G
F向= F合= FN
③小球在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)
θ
T
F
图2
G
小球重力和绳拉力的合力提供向心力
分
析 ④物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动
向
心
力
ω FN
的
来
源
O Ff
F向= F合= Ff
3、作用：只改变速度方向，不改变速度大小。
物体做匀速圆周运动的条件：物体做圆周运 动，合力大小不变，方向始终指向圆心。
4、匀速圆周运动的实例分析—向心力来源
下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别 由什么力提供？
①人造地球卫星绕地球运动时；

人教版高中物理必修二5.6 向心力(共22张PPT)优质课件

人教版高中物理必修二5.6 向心力(共22张PPT)优质课件
θ
r m θ F合 O
ω mg
竖直方向：FT cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2l sinθ
竖直方向：F升 cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2r
☞ 练习：
质量为m的球用长为L的细线悬于天花板的O点， 并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线 与竖直方向成θ角，则以下说法正确的是 θ A、摆球受重力、拉力和向心力的作用
产生向心加速度，改变速度的方向
变速圆周运动和一般的曲线运动
r2
一般曲线运动
各个地方的弯
r1
曲程度不一样， 如何研究？
把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看 作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它 们具有不同的曲率半径。在分析质点经过曲线上某位 置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。
例6：质量为m的小球，用长为L的线悬挂在O点，在 O点正下方处有一光滑的钉子O′，把小球拉到右侧某 一位置释放，当小球第一次通过最低点P时：
A、小球速率突然减小 B、小球角速度突然增大 C、小球向心加速度突然增大 D、摆线上的张力突然增大
例7：如图所示，MN为水平放置的光滑圆盘，半径 为1.0m，其中心O处有一个小孔，穿过小孔的细绳两 端各系一小球A和B，A、B两球的质量相等。圆盘上 的小球A作匀速圆周运动。问：
B、摆球只受重力、拉力的作用
C、摆球做匀速圆周运动的向心力为
D、摆球做匀速圆周运动的周期为
➢ 4、合外力提供向心力
FN
θ
m
r F合O
θω
mg
竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2 R sinθ
竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2r

新版物理必修2人教版 5.6向心力 (共29张PPT)学习PPT

新版物理必修2人教版 5.6向心力 (共29张PPT)学习PPT

a
F静 A
F
B
分
析 向
1、明确研究对象
心
力 2、确定圆周运动所在的平面，
来 源
明确圆周运动的轨迹、半径及
的 圆心位置
思
路 3、进行受力分析，分析指向
圆心方向的合力即向心力
二、变速圆周运动和一般的曲线运动
1.回顾
只加速 只减速 为什么变速速圆周运动的速度大小时刻改变，速度方向时刻改变？
v
v 在角速度一定情况下，线越短越易断
是沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速度。
处理方法----把曲线分割为许多极短的小段,每小段都看作一小段圆弧.
Ft
F
Fn
O
Fn
an 改变速度的方向
a起着改变速
度大小、方
Ft
at
改变速度的大小
向的作用
随堂练习
1、用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中
正确的是（ 水平方向：F合=mg tanθ
）
在线速度一定情况下，线越长越易断
处理方法----把曲线分割为许多极短的小段,每小 段都看作一小段圆弧.它们具有不同的曲率半径. 在分析质点在某位置的运动时可采用分析圆周运 动的方法进行处理.即向心力的公式仍然适用。
变 速
当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时， 物体做变速圆周运动。
圆
周 运
Ft
v
动
F合
Fn O
速度 v
增大 的圆 Ft 周运 动
A.在线速度一定情况下，线越长越易断 处理方法----把曲线分割为许多极短的小段,每小段都看作一小段圆弧.
它们具有不同的曲率半径. ②小球在光滑的水平桌面上运动
摆球做匀速圆周运动的向心力为mgtanθ

人教版高中物理必修二5.6《向心力》ppt课件

人教版高中物理必修二5.6《向心力》ppt课件

解决圆周运动的一般步骤：
(1)确定做圆周运动的物体为研究对象．明确圆周运动的轨
道平面、圆心位置和半径．
(2)对研究对象进行受力分析，画出受力示意图．运用平行
四边形定则或正交分解法求出外界提供的向心力Fn.
(3)抓住所给的已知条件，是线速度 v、角速度 ω、还是周
期
T，根据向心力公式
FN＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ2
【例2】如图5－6－1所示，一圆盘可绕过圆盘
的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆
盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——
做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下
列说法中正确的是
()
A．木块A受重力、支持力和向心力
B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩 图5－6－1
擦力的方向与木块运动方向相反
C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
图5－6－4
答案 (1)
gtan θ r＋Lsin θ
mg (2)cos θ
解析 (1)对座椅受力分析，如图所示．转盘转动
的角速度为ω时，钢绳与竖直方向的夹角为θ，则
座椅到转轴的距离即座椅做圆周运动的半径为R
＝r＋Lsin θ
①
根据牛顿第二定律：
mgtan θ＝mω2R
②

人教版高中物理必修二 第五章第六节《向心力》课件(共27张PPT)

人教版高中物理必修二 第五章第六节《向心力》课件(共27张PPT)

由牛顿第二定律得：mg tan = mv 2，
由几何关系得：r=Lsin
r
所以，小球做匀速圆周运动线速度的
大小为 v gLtan sin
v
小球运动的角速度ω= r =
gL tan sin L sin
=
g
L cos
小球运动的周期T=
2π

=2π
L cos
g
2.如图所示，质量为m的小
假如一辆200多千克的摩托车对网壁的作用力有 12000多牛，体重50千克的演员这时相对于网壁就有 3000多牛重了。这时，即使摩托车失去动力，由于 惯性作用，车子也会在呈喇叭形的网壁内慢慢滑行 而下。
现在你是不是也跃跃欲试了，别着急，再看看 你的身体怎么样？由于高速运动可以使飞车走壁获 得成功，但它同时给演员的身体以极大的挑战。身 体素质一般的人是很难承受得了如此超重状态下做 着各种轻松自如的动作。换句话说，演员们实际上 等于在一个重力加速度比地球大5倍的星球上表演各 种动作。
结论：
（1）向心力指向圆心，方向不断变化。
（2）向心力的作用效果——只改变运动物 体的速度方向，不改变速度大小。
（3）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。
（4）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。
3.向心力的大小
同理，在最低点：T2－mgsinθ=
以T2=
m
v22 R
+
mgsinθ
mv22
R
，所
你也能“飞车走壁”
你看过“飞车走壁”表演 吗？这可是惊险、刺激、危险 的杂技节目。
“飞车走壁”节目中，摩 托车飞驰在一个高约9米，底部 和顶部直径约为9米和l2米的铁 网 （或木桶）内壁上做特技表演。别看网壁峻峭陡立， 其实表演这个节目的科学原理很简单。

新人教版高中物理必修二 课件5.6 ：向心力(共29张PPT)

新人教版高中物理必修二 课件5.6 ：向心力(共29张PPT)
保持r、ω一定
Fn与m的关系
保持m、ω一定
Fn与r的关系
保持r、m一定
Fn与ω的关系
5、得出结论：保持r、ω一定
保持m、ω一定 保持r、m一定
Fn ∝m Fn∝ r
Fn ∝ω2
Fn ＝kmω2r
二、向心力的大小
1、公式： Fn = mrω2
= mv2/r
= mr(2π/T)2
2、单位：m－kg ω－rad/s T－s Fn－N
人教版必修2
第五章 曲线运动
第六节 向心力
思考：
1、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗？ 为什么？ 2、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么 特点？写出向心加速度的公式。
3、做圆周运动的物体一定受力吗？
做圆周运动的物体的受力有什么特点？ 受力的方向和大小如何确定？
水平光滑平面
小球在水平面内做匀速圆周运动
小球在水平面内做匀速圆周运动
小球在水平面内做匀速圆周运动
小球在水平面内做匀速圆周运动
1、小球受哪些力的作用？ 2、这几个力的合力是什么？沿什么方向？
这个合力起什么作用？
N F
G
做匀速圆周运动的物体 合外力指向圆心，与速 度V垂直
v
F
v F
F
F
v
v
一、向心力
1、定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一 个指向圆心的合力，这个力叫做向心力。
• 明确研究对象 • 确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动
的轨迹、半径及圆心位置 • 进行受力分析，分析指向圆心方向的合力
即向心力。
向心力的大小与 哪些物理量有关呢？
探究向心力的大小：
1、提出问题：向心力的大小与哪些因素有关？ 2、猜想假设： Fn与m、r、ω有关 3、设计实验：向心力演示器

人教版高中物理必修二第五章第六节向心力课件 (共59张PPT)

人教版高中物理必修二第五章第六节向心力课件 (共59张PPT)

【典例 3】 一般的曲线运动可以分成很多小段，每 小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一 系列不同半径的小圆弧来代替．如图甲所示，曲线上 A 点的曲率圆定义为：通过 A 点和曲线上紧邻 A 点两侧的 两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫作 A 点的曲率 圆，其半径 ρ 叫作 A 点的曲率半径．现将一物体沿与水 平面成 α 角的方向以速度 v0 抛出，如图乙所示．则在其 轨迹最高点 P 处的曲率半径是( )
1．有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”，杂技演 员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底部 做速度较小、半径较小的圆周运动，通过 逐步加速，圆周运动的半径逐步增大，最后 能以较大的速度在竖直的壁上做匀速圆周运 动，这时使车子和人整体做匀速圆周运动的向心力是 ( )
A．圆筒壁对车的静摩擦力 B．筒壁对车的弹力 C．摩托车本身的动力 D．重力和摩擦力的合力
提示： 钢球在水平面内做圆周运动， 其受力如图所示， 重力 mg 和拉力 FT 的合力提供向心力，Fn＝mgtan θ.
1．向心力的特点． (1)方向：方向时刻在变化，始终指向圆心，与线速 度的方向垂直．
2 v2 4 π (2)大小：Fn＝m r ＝mrω2＝mωv＝m 2 r，在匀速圆 T
周运动中，向心力大小不变；在非匀速圆周运动中，其 大小随速率 v 的变化而变化．
v22 g2＋ R v22 2 － g R
v2 B．m R D．mg
解析： 飞机的受力情况如图所示． 飞机受到重力 mg、 空气对飞机的作用力 F，两力的合力 F 合提供向心力，方 向沿水平方向指向圆心，重力 mg 与 F
合垂直，故
F＝
2 v （mg）2＋F2 合，又 F 合＝m ，则 F＝m R
绳与竖直方向的夹角小，选项 C 错误；
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2、F与ω的关系 保持r、m一定
ω越大，F越大
3、F与r的关系
保持m、ω一定
r越大，F越大
三、向心力公式验证和探究仪
探究实验
（一）、保持质量和半径不变、探究向心力和速 度关系
探究实验 （一）、保持质量和半径不变、探究向心力和速度关系
向心力和速度平方成正比关系F与v2
探究实验 （二）、保持质量和转速不变、探究向心力和半径关系
向心力来源分析
FN mg
O
Fn＝FN+ mg
FT
F合 G
Fn＝F合
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五、向心力的来源：
①向心力通常由重力、弹力、摩擦力……中的某 一个力，或者是某几个力的合力，或几个力在半 径方向的合力所提供。
②向心力是根据力的作用效果来命名的， 不是 性质的力,(也可以说不是实际存在的力)受力分 析时不要重复考虑。
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向心力和半径成正比关系F与r
探究实验 （三）、保持传速和半径不变、探究向心力和质量关系
向心力和质量成正比关系 F∝m
（四）验证实验：同时改变r、m、v进行测试F的实 验，并对比测量的F是否与F0= m v2
r
（四）验证实验：同时改变r、m、v进行测试F的实 验，得到下表实验数据改变不同组数据
结果F等于 m v2 r
2．做匀速圆周运动的物体所受的向心力是 ( )．
A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小 不变，故向心力是一个恒力 B．因向心力指向圆心，且与线速度方向垂 直，所以它不能改变线速度的大小 C．物体所受的合外力 D．向心力和向心加速度的方向都是不变的
v
v
2、向心力的方向：时刻指向圆心，始终与速 度方向垂直。作用效果：改变速度的方向。
向心力的大小与 哪些物理量有关呢？
二、探究向心力跟物体的质量、运动
半径和角速度间的关系
演
示
标尺
器
弹簧测力套筒
构
横臂挡板
造
变速塔轮
长槽
短槽
转动手柄
向心力演示仪 —— 控制变量法
1、F与m的关系
保持r、ω一定
m越大，F越大
五、探究向心力来源分析
F引 O
FN Ff O
mg
Fn ＝Ff
F合＝F引 ＝Fn
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需要的向心力与物体的质量成正比，与半 径成正比，与角速度的二次方成正比。即：
Fn＝mrω2
根据r,ω,v,f,T的关系可知：
Fn＝mrω2=mv2/r
=4π2mr/T2=4π2mrf2
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七、课堂练习 1．对于做匀速圆周运动的物体，下列判断正
确的是( )． A．合力的大小不变，方向一定指向圆心 B．合力的大小不变，方向也不变 C．合力产生的效果既改变速度的方向，又 改变速度的大小 D．合力产生的效果只改变速度的方向，不 改变速度的大小
答案 AD
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小球受力分析：
FN F O
合力
G 分析：绳子对球有指
向圆心的力
FN与G相抵消，所以合力为F
力与运动分析：
V
F OO F
F
V
V
结论：合外力指向圆心，与速度V 垂直,只改变速度的方向。
一、向心力
1、定义: 做匀速圆周运动的物体，受到的
指向圆心方向的合力称为向心力。
N T
G
N
T
O
G
v
F向
O
F向
F向
复习提问
描述匀速圆周运动的物理量有哪些？
（ 1）线速度： （ 2）角速度： （ 3）周期： （ 4）频率（转速） （ 5）向心加速度
5.6 向心力
视频：小球在唱片上的匀速圆周运动
上面视频可看成
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
O
思考： 1 .小球为何做匀速圆周运动？ 2 .小球受到哪些力作用？合外力是哪个力？这 个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？
人教版高一物理必修二 5.6 向心力教学课件(共30张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT 人教版高一物理必修二 5.6 向心力教学课件(共30张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
结论：精确的实验表明：物体做圆周运动
向心力是不是一种新的性质力？即向心力 是不是与重力、弹力、摩擦力一样都是按照某 种性质来命名的力？
v
Fn
O
v
Fn
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人教版高一物理必修二 5.6 向心力教学课件(共30张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT 人教版高一物理必修二 5.6 向心力教学课件(共30张PPT)课件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
四、运用牛顿第二定律推理向心力公式
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