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高一物理必修2第五章曲线运动第6节向心力课件

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(完整版)人教版高中物理必修二第五章曲线运动教材分析课件(共51张PPT)

(完整版)人教版高中物理必修二第五章曲线运动教材分析课件(共51张PPT)
26
第1节 曲线运动
曲线运动的概念；曲线运动的方向；曲线运动的条件 演示实验
27
曲线运动速度的方向
打磨金属
掷链球
水滴飞溅 28
曲线运动的条件
29
30
31
小船过河
A
B
v船
v合
θ
v水
A
v合 v船
v船
v合
θ
θ
v水
θ
v船 v水
1.船头指向正对岸 2.船头偏向上游且v船＞v水 3.若v船＜v水,
渡河时间最短 当cosθ=v水/v船 时，
正 确 认 识 圆 周 运 动 的 Δv 至 此
已经有了相当基础，这里又作 了进一步强化
把对Δv方向的分析分为五步
骤，减小台阶，降低坡度
21
1.分别作出质点在A、B两点的速度矢量（长度一样）。
2.将vA的起点移到B，并保持vA的长度和方向不变。 3. 以vA的箭头端为起点， vB的箭头端为终点作矢量Δv。 4. Δv/Δt 是质点由A到B的平均加速度，Δv 的方向就是加速度
当船头与上游成(900
tmin=d/v船
航程最短Smin=d
航程为S=d/cosθ 渡河时间为 t=d/v船sinθ
－θ),
sinθ=v船/v水时 最短航程为 smin=d/sinθ
32
拉绳问题的分解
vA ?
θ
vA＝v合 cosθ
v⊥ 垂直于绳方向的转动
v合 v∥
沿绳方向的运动
注意：1) v合即为船实际运动的速度 2)沿绳的方向上各点的速度大小相等
正 确 认 识 圆 周 运 动 的 Δv 至 此
已经有了相当基础，这里又作 了进一步强化

新人教版物理 必修2 5.6向心力课件 (共21张PPT)

新人教版物理 必修2 5.6向心力课件 (共21张PPT)

圆 度方向。
周
运 动
指向圆心的分力Fn产生的 加速度就是向心加速度。它
只改变速度方向，不改变速
度大小。
Ft F
Fn OO
仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动。同时 具有向心加速度和切向加速度的圆周运动是变速 圆周运动。
一 般 的 曲 线 运 动
研究一般的曲线运动，可以把这条曲线分 割成许多很短的小段，质点在每小段的运动都 可以看作是圆周运动的部分。
所受的合外力 D.做匀速圆周运动的物体其向心力不变
学生展示
如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮
块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，
现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？
（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）
解析：小橡皮受力分析如图
。 小橡皮恰不下落时，有：
Ff=mg
其中：Ff=μFN 而由向心力公式：
第五章 曲线运动
5.6 向心力
1、如何理解匀速圆周运动是一种变速运动？
向 心
r 2
加
速 度
v2 r
an
4 2r
T2
公
式
4 2n2r
向 心 力
V
把向心加速度的表达式代入牛顿第二定律， 可得：
Fn
m
v2 r
Fn Hale Waihona Puke 2rF 人造卫星绕地球运行
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到
向
的指向圆心的合外力，叫向心力。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about. 。2021年3月6日星期六下午2时40分43秒14:40:4321.3.6 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月下午2时40分21.3.614:40March 6, 2021 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021年3月6日星期六2时40分43秒14:40:436 March 2021

高中物理必修2教学课件第五章曲线运动 第6节向心力(共37张PPT)

高中物理必修2教学课件第五章曲线运动 第6节向心力(共37张PPT)
tan r
gr tan
；因为rA>rB，所以vA>vB。
B对：由
mg tan
m2r
，得ω=
r
g tan
，因为rA>rB，所以ωA<ωB。
C错：根据T= 2
及ωA<ωB知TA>TB。
D错：由图知，筒壁对小球的支持力F=
mg sin
，由于mA=2mB，则知FA=2FB，根据牛顿第三定律得，小球对
tan θ=sin θ。（g取9.80 m/s2，π2≈9.86，计算结果保留三位小数）
m/kg
r/m
n/转
t/s
h/m
0.200
0.050
50
（4）在误差允许的范围内，=可认为F1 表达式正确。
99.0
1.00
F2（选填“=”“>”或“<”），证明向心力的
【解析】
（3）钢球运动的周期T=
t n
，则钢球所需的向心力为F1=mr
题3［•广东阳春一中高一检测］ ［多选］如图所示为游乐 园中的“空中飞椅”设施，游客乘坐飞椅从启动，匀速旋 转，再到逐渐停BC止运动的过程中，下列说法正确的是 （） A.游客和飞椅的向心力等于连接飞椅的绳子的拉力 B.游客所受的合外力可能大于游客的向心力 C.当游客做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向总是与 速度方向垂直 D.当游客做速率减小的曲线运动时，其所受合外力的方向 一定与速度方向相反
题4［多选］如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉 离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运 动，CD提供运动中小球所需向心力的是（ ） 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

高中物理第五章曲线运动第6节向心力课件新人教版必修2

高中物理第五章曲线运动第6节向心力课件新人教版必修2

F升sin
θ＝mω2r
或mgtan θ＝mrω2
an＝gtan θ
FN＝mg F拉＝mBg＝mω2r
an＝ω2r
[典例] 图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施，它的基本装 置是将绳子上端固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐 在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点， 则可简化为如图乙所示的物理模型，其中 P 为处于水平面内的转盘， 可绕竖直转轴 OO′转动，设绳长 l＝10 m，质点的质量 m＝60 kg， 转盘静止时质点与转轴之间的距离 d＝4.0 m，转盘逐渐加速转动， 经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方 向的夹角 θ＝37°，不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin 37° ＝0.6, cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2，求质点与转盘一起做匀速圆周运 动时：
法中正确的是
()
A．小球受到重力、线的拉力和向心力三个力
B．向心力是线对小球的拉力和小球所受重力的合力
C．向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分量
D．向心力的大小等于 Mgtan θ
解析：对于匀速圆周运动，向心力是物体实际受到的所有力的 指向圆心的合力，受力分析时不能再说物体又受到向心力，故 A 错误，B 正确。再根据力的合成求出合力大小，故 C、D 正 确。答案：BCD
二、 变速圆周运动和一般的曲线运动 1．变速圆周运动 变速圆周运动所受合外力一般不等于向__心__力__，合外力一般 产生两个方面的效果： (1)合外力F跟圆周相切的分力Ft，此分力产生切向加速度 at，描述_线__速__度__大__小__变化的快慢。 (2)合外力F指向圆心的分力Fn，此分力产生向心加速度 an，向心加速度只改变速度的_方__向__。

人教版高中物理必修2-第五章曲线运动第六节向心力精品PPT课件

人教版高中物理必修2-第五章曲线运动第六节向心力精品PPT课件

二、几种常见的圆周运动
O
θ
l FT
m F合 O' ω
mg
竖直方向：FT cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2l sinθ
飞机在水平面内盘旋 F升
θ
r m θ F合 O
ω mg
竖直方向：
F升 cosθ＝mg
水平方向： F合=mω2r
竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2 R sinθ
1.理解向心力是效果力，会 分析向心力的来源．(重点) 2.向心力的计算公式．(重点) 3.匀速圆周运动与非匀速圆 周运动中向心力的不
心力为合力沿半径方向的分 同．(难点)
力.
一、向心力 1.定义：物体做匀速圆周运动所受力的合力始终指向圆心，
这个合力叫做向心力（用Fn表示）。
F合＝Fn
2.方向：始终指向圆心且与速度方向垂直;时刻变化
必修二—第五章 曲线运动 第六 节 向心力
1、知识与技能 （1）理解向心力的概念及其表达式的确切含义； （2）知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计 算； （3）知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某 一点的向心力和向心加速度。 2、过程与方法 （1）通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了 解向心力的大小与哪些因素有关，并具体“做一做”来理 解公式的含义。
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( )
三、匀速圆周运动的特点及解题方法
1.质
点做匀速圆周运动的条件：合力的大小不变，方向始终与
速度方向垂直且指向圆心（加速度指向圆心）
2.匀速圆周运动的特点
（1）线速度大
小不变、方向时刻改变

高一物理人教必修2课件：第五章第6节向心力

高一物理人教必修2课件：第五章第6节向心力

(多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于 O 点，将其拉 离竖直位置一个角度后释放，则小球以 O 点为圆心做圆周运 动，运动中小球所需的向心力是( ) 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] 如图所示，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，选项 C、D 正确． [答案] CD
(2)由牛顿第二定律得 mgtan α＝mrv2 由几何关系得 r＝Lsin α 所以，小球做匀速圆周运动的线速度的大小为
v＝ gLtan α·sin α. (3)小球运动的角速度
ω＝vr ＝
gLtan α·sin Lsin α
α＝
g Lcos α
小球运动的周期 T＝2ωπ＝2π
Lcos α g.
[答案]
mg (1)cos α
(2) gLtan α·sin α
(3)
g Lcos α 2π
Lcos α g
圆锥摆模型问题的特点 (1)物体只受重力和弹力两个力作用． (2)物体在水平面内做匀速圆周运动． (3)在竖直方向上重力与弹力的竖直分力大小相等． (4)在水平方向上弹力的水平分力提供向心力．
(4)列方程：沿半径方向满足 F 合＝mvr2＝mω2r，垂直半径方 向合力为零； (5)解方程求出结果．
长为 L 的细绳，一端拴一质量为 m 的 小球，另一端固定于 O 点，让其在水平面内 做匀速圆周运动(圆锥摆)，摆线 L 与竖直方 向的夹角为 α，求： (1)细线的拉力 F； (2)小球运动的线速度的大小； (3)小球运动的角速度及周期．

高中物理(人教必修二)课件：第五章第六节《向心力》(人教版)


1. F与m的关系 结论：F ∝m
保持r、一定
2. F与r的关系
3. F与的关系
实验方法——控制因素（变量）法
1. F与m的关系 结论：F ∝m
保持r、一定
2. F与r的关系 保持m、一定
3. F与的关系
实验方法——控制因素（变量）法
1. F与m的关系 结论：F ∝m
保持r、一定
2. F与r的关系 结论：F ∝ r
向心力
一、匀速圆周运动的向心力
v
a Oa
v
a
v
一、匀速圆周运动的向心力
v
F
a Oaห้องสมุดไป่ตู้
v Fa
F v
v
F
a Oa
v Fa
F v
(1)这个力指向圆心，方向不断变化。
v
F
a Oa
v Fa
F v
(1)这个力指向圆心，方向不断变化。
(2)这个力的作用效果——只改变运 动物体的速度方向，不改变速度大小。
做匀速圆周运动的物体受到一 个指向圆心的协力的作用，这个力 叫向心力。
处理方法——将每一小段看作 不同圆周的一部分．
解决问题:
<教材P25“问题与练习”>
用绳系一个小球，使它在光滑水 平桌面上做匀速圆周运动，小球受4个 力的作用：重力、桌面的支持力、绳 的拉力和向心力。你认为呢？
FN G
注意:
1. 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。
注意:
1. 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。
切向加速度——与速度方向在同一 直线上，其表现就是速度大小的变化.

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；

【精选】高中物理第五章曲线运动第6节向心力课件新人教版必修2


3.大小：
F

Fn

ma

mv 2 r

m 2r

m
4 2
T2
r
实验
用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
o
FT


F
图5.6-1 用圆锥摆验 证向心力的表达式
Fn

mv 2 r
mg
图5.6-2 从另一方面 计算钢球受到的向心力
F mg tan （其中tan r ） h
向心力来源的分析
F引
是沿半径向外，所以静 摩擦力沿半径指向圆心 。
几种常见的匀速圆周运动受力图
O
θ
圆 锥 摆
F合
O'
mg
几种常见的匀速圆周运动受力图
滚 筒
f静 FN
O
mg r
几种常见的匀速圆周运动受力图
倒锥桶
FN
r
F合
O
mg
向心力
• 二、变速圆周运动的向心力
• 1.定义：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。
O
F合＝F引 ＝Fn
向心力来源的分析
小球在空中做匀速圆周运动
弯道跑
F向心力
向心力来源的分析
来源：
T
F合 G-N
向心力来源的分析
FN
f
O
mg
地面的静摩擦力提供向心力，或者说是汽车所受的合外 力提供的。
说明
（1）向心力是按照效果命名的，而非额外所受一个力， 受力分析不能画这个力。 （2）匀速圆周运动向心力来源：合外力 （3）向心力是变力，方向始终指向圆心 （4）等式右边的向心力公式是确定的，解题关键是通过 受力分析找到等式左边物体所受的合外力。
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（4）测出圆的半径r和小球距悬点的竖直高 度h两者之比就是tanθ。则F=mgr/h，这就是 钢球所受的向心力。
（5）比较两个方法得到的向心力并得出结论。
做匀速圆周运动的物体所受到的合力就是向 心力。
变速圆周运动的物体所受合力F的方向不完全 指向运动轨迹的圆心。如图所示表示圆周运 动的沙袋正在加速的情况。
2．向心力是产生向心加速度的原因，它使 物体速度的方向不断改变，但不能改变速 度的大小。
3．向心力表达式：
Fn=man=mv2/r=mω2r=m4π2r/T2=m4π2n2r=m4π2f2r =mωv
4．向心力方向：始终指向圆心，向心力方向时 刻改变，所以向心力一定是变力
5．匀速圆周运动的向心力大小不变，方向时刻 改变。
1.根据力的作用效果，可把
合力F分解为两个互相垂直
的分力。跟圆周相切的分力
Ft和指向圆心的分力Fn。 2.Ft产生圆周切线方向上的 加速度，简称为切向加速度，
它与速度方向在一条直线上，它只改变了物体 速度的大小。
3.Fn产生指向圆心的加速度，这就是向心加速 度，它始终与速度方向垂直，其表现就是 它只改变速度的方向。
A．斜劈对物块的 支持力逐渐减小 B．斜劈对物块的 支持力保持不变 C．斜劈对物块的摩擦力逐渐减小 D．斜劈对物块的摩擦力保持不变
8.如图所示，有一可绕竖直中心轴转动的水平圆 盘，上面放置劲度系数为k＝26N/m的弹簧，弹 簧的一端固定于轴O点，另一端连接质量为m＝ 1kg的小物块A，物块与盘间的动摩擦因数为μ ＝0.50m.2，，若开最始大时静弹摩簧擦未力发与生滑形动变摩，擦长力度大为小ι0＝相等， 重力加速度g＝10m/s2，
确的是（ ）
A.小球的线速度突然增大 B.小球的角速度保持不变 C.小球的向心加速度突然增大 D.小球受到绳的拉力突然增大
4.如图所示，甲、乙、丙三个物块放在水平转 盘上，随转盘一起绕中心轴做匀速圆周运动， 甲、乙、丙的质量分别为m、2m、4m，离 中心轴的距离分别为r，r，2r，与转盘的动 摩擦因数分别为0.4、0.2、0.2，当转盘转动 的角速度增大，最先滑动的物块是（ ）
(2)用秒表或手表记录钢球运动若干圈的时间， 再通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动 的半径，钢球的质量可由天平测出，这样 就能算出钢球所需要的向心力 Fn=m4π2r/T2。
(3)再从另一方面计算钢球所受 的向心力。钢球在水平面内做
匀速圆周运动时，受到重力mg 和细线拉力FT的作用，如图所示。 它们的合力为F，由图可看出， F=mgtanθ
实验用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 1.实验装置： 细线下面悬挂一个钢球， 细线上端固定在铁架台上。 将画着几个同心圆的白纸 置于水平桌面上，使钢球 静止时正好位于圆心。用 手带动钢球，设法使它沿 纸上的某个圆周运动， 如图所示。
2.实验步骤：
(1)用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆 周运动，随即手与钢球分离。
高一物理必修2 第五章曲线运动
第6节向心力
包头市百灵庙中学 史殿斌
向心力
1.用手抡一个被绳系着的 物体，它能做圆周运动， 是因为绳子对它的力在拉 着它。 2.地球绕太阳转动，是太 阳对地球的引力在“拉” 着它。
向心力
1．定义：做匀速圆周运动的物体受到的指 向圆心的合力叫向心力。向心力是依据力 的效果命名的。
6.内壁光滑的圆锥筒固定不动，其轴线竖直， 如图所示，有两个质量相同的小球A和B紧贴 内壁分别在图示的水平面内做匀速圆周运动， 则（ ）
A.A球线速度必定 大于B球线速度 B.A球角速度必定 小于B球角速度 C.A球运动周期必定大于B球运动周期 D.A球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力
7.如图所示，一直角斜劈绕其竖直边BC做圆 周运动，物块始终静止在斜劈AB上。若斜 劈转动的角速度ω缓慢减小时，下列说法 正确的乙物块和丙物块
5.两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线 拴在天花板上的同一点并在空中同一水平面 内做匀速圆周运动，如图所示，则关于a、b 两小球说法正确的
是（ ）
A.a球角速度等于b球角速度 B.a球线速度大于b球线速度 C.a球向心力大于b球向心力 D.a球向心加速度小于b球向心加速度
它们具有不同的圆周
半径，这样，质点沿
一般曲线运动时，可
以采用圆周运动的分析方法进行处理。
课堂训练
1.如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止， 跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力 情况是（ ）
A．受重力、支持力 B．受重力、支持力 和沿切向方向的摩擦力 C．受重力、支持力、向心力、摩擦力 D．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
4.仅有向心加速度的运动是匀速圆周运动，同 时具有向心加速度和切向加速度的圆周运 动是变速圆周运动。
5.匀速圆周运动的合力一定指向圆心，变速圆 周运动的合力一定不指向圆心，圆周运动 的合力不一定指向圆心。
一般曲线运动：运动轨迹既不是直线也不是 圆周。可以把曲线分割成许多极短的小段， 每一小段可看成圆周运动的一部分，圆弧弯 曲程度不同，表明
物块A始终与圆盘一起转动， 则：
（1）圆盘的角速度多大时， 物块A将开始滑动？ （2）当角速度缓慢地增加到4rad/s时，弹簧的伸
长量是多少？（弹簧伸长在弹性限度内且物块 未脱离圆盘）。
2.如图所示，有一小球在光滑的半球形碗内壁 做某一水平面内匀速圆周运动，关于提供 小球向心力的说法正确的是（ ）
A．碗壁对小球的弹力 B．小球的重力和碗壁 对小球的弹力的合力
C．小球的重力的分力 D．碗壁对小球的弹力在水平方向的分力
3.一小球质量为m，用长为L的悬绳（不可伸 长，质量不计）固定O点，在O点正下方 处 钉有一颗钉子。如图所示，将悬线沿水平 方向拉直无初速度释放后，当悬线碰到钉 子后的瞬间，下列说法正