高一物理 向心力课件 新人教版

1、如何测量tanθ? 2、如何测量ω？ 3、如何测量半径？
实验
用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
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1 ），随即手与钢球分离。
图1
2.测量仪器 小球质量—— 天平
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
一、向心力
N OO F
1、定义
G
：做匀速圆周运动的物体受到的合外力指向圆
心2：、的方，向这个总不力指断叫向变做圆 化向心。心，力与。速度垂直，方向
二、向心力的大小
Fn man
mv2 r
mr2
实验
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
1.实验原理
θ
F
F合 =mgtanθ Fn=mω2r
问题讨论
r F合O G
物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力 。
向心力不是物体真实受到的一个力， 不能说物体受到向心力的作用 ，只能 说某个力或某几个力提供了向心力。
三、变速圆周运动和一般曲线运动
⑴ 变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？ 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？
⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动？
Ft
F
Fn
O
Fn
r
r
2
1
小结
匀速圆周运动： F向F合mvr2 mw2r
向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦 力等各种性质的 力，也可以是几个力的 合力，还可以是某个力的分力。
物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心 力。 非匀速圆周运动：

A.在A位置时,该同学处于失重状态 B.在B位置时,该同学受到的合力为零 C.在A位置时,该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板 对该同学的支持力,处于超重状态 D.由A到B过程中,该同学的向心力逐渐减小
【解析】选D。在A位置时,该同学的加速度向上,处于 超重状态,故A项错误;在B位置时,该同学的速度为零, 向心力为零,即沿绳子方向的合力为零,其合力等于重 力沿圆弧切向分力,不为零,故B项错误;根据牛顿第三 定律知,在A位置时,该同学对秋千踏板的压力等于秋千 踏板对该同学的支持力,故C项错误;由A到B过程中,该 同学的速度逐渐减小,由F=m v2 分析知,向心力逐渐减
讨论: (1)飞机和小球在运动过程中受到哪些力的作用? (模 型建构) 提示:重力和支持力。
(2)这些力的合力方向及作用效果是什么? (物理
观念) 提示:这些力的合力指向圆心,充当向心力,用来提供向 心力。
【典例示范】 如图甲为游乐园中“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′
【思考·讨论】 一列高铁列车匀速驶入如图所示的曲线 弯道时,怎样研究它的运动规律? (科学思维) 提示:高铁列车匀速驶入曲线弯道某一路段时,可以看 作圆周运动的一部分。
【典例示范】 如图所示,物块P置于水平转盘上随转盘一起运动,且与 转盘相对静止,图中c沿半径指向圆心,a与c垂直,下列 说法正确的是 ( )
(1)绳子拉力的大小。 (2)转盘角速度的大小。
【解题探究】 (1)质点在水平面内做匀速圆周运动,在竖直方向上所 受合力情况怎样? 提示:在竖直方向上合力为零。

例与练
关于北京和广州随地球自转的向心加速度，下列说法中正确的是 BD
A、它们的方向都沿半径指向地心
B、它们的方向都平行于赤道平面指向地轴
C、北京的向心加速度比广州的向心加速度大 D、北京的向心加速度比广州的向心加速度小
O' R'
O
θ
R
R' O'
θ
OR
第二十七页，共三十一页。
例与练
第二十八页，共三十一页。
Fn＝m rω2 或 Fn
v2 m
r
(3)来源：
不是一种新的力，可以由重力、弹力、摩擦力、引力等提供或是其它力的分力、合力
二、变速圆周运动和一般的曲线运动
F 改变速度的大小 t
F
F
改变速度的方向
n
O
第二十页，共三十一页。
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（ ）BC
A.在线速度一定情况下，线越长越易断
3、进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力
第十七页，共三十一页。
几种常见的圆周运动
1、明确研究对象
2、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
3、进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力
第十八页，共三十一页。
一般曲线运动
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般曲线运动。
3、方向：方向始终与v 垂直，指向圆心。
4、效果：只改变v 的方向，不改变v的大小。
第四页，共三十一页。
分析
F引
O
F合＝F引 ＝Fn
在匀速圆周运动中，合力充当向心力
第五页，共三十一页。
分析

探究实验 （一）、保持质量和半径不变、探究向心力和速度关系
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向心力和速度平方成正比关系F与v2
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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)
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
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
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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
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
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三、向心力公式验证和探究仪
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6.改变小球的角速度:将质量相同的两小球分别置于长槽和短槽上,确保两
小球半径相同,用皮带连接半径不同的两个塔轮,根据两个塔轮半径关系求
解小球做圆周运动的角速度的关系。
二、数据收集与分析
1.列F、m数据收集表格
把不同质量的小球放在长槽和短槽内,确保小球的轨道半径和角速度相同,
把小球的向心力和质量填在下表中:
要点点拨 转动比较慢时,人随盘一起转动,人与“魔盘”之间的摩擦力提供
向心力。当盘的转速增大时,需要的向心力增大,摩擦力增大。当转速继续
增大,人逐渐向边缘滑去,说明向心力与转速有关,转速越大,所需的向心力
越大;离中心越远的人,滑动趋势越厉害,说明向心力与转动半径有关,半径
越大,需要的向心力越大。
2
运动方向相反
C.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向指向圆心
D.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向与木块运动方向相同
答案 C
解析 由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度,所以,它在竖直方向上
受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动,其所
需向心力由静摩擦力提供,且静摩擦力的方向指向圆心O。
(1)若要讨论向心力与质量的关系,应控制半径、角速度不变。
(2)若要讨论向心力与半径的关系,应控制质量、角速度不变。
(3)若要讨论向心力与角速度的关系,应控制质量、半径不变。
【实验器材】 向心力演示器、天平、质量不等的若干小球等。
【实验过程】
一、实验步骤
1.测量质量:分别用天平测量各小球的质量,并做标记。
种力,受力分析时不能分析,B错误;摩擦力Ff充当向心力,向心力指向圆心,
故静摩擦力方向沿半径方向指向圆心,C正确;游客相对于转盘的运动趋势

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
第五章：曲线运动
第 6 节：向心力
1. 知道匀速圆周运动是变速运动，具有指向圆心的加速度— 向心加速度。
2. 知道向心加速度的表达式，能根据问题情景选择合适的向 心加速度的表达式，并会用来进行简单的计算。
3. 会用矢量图表示速度变化量与速度之间的关系，理解加速 度与速度、速度变化量的区别。
4. 体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。
5. 在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小球 用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法正确
v2 r
O
θ
l
FT
h
2. 实验需要的器材？
钢球、细线、画有同心圆的白纸、
r F合 O'
天平、秒表、直尺
G
F合＝mgtan θ
3. 实验需要测量的数据有哪些？如何测量？
m、r、h、转 n 圈所用时间 t
1. h 并不等于纸面距悬点 的高度。
2. 小球与纸面不能接触。
3. 测 t 时不能太久。
4. 启动小球时应确保小球 做的是匀速圆周运动。
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

所以，小球做匀速圆周运动线速度的大小为 v＝ gLtan αsin α。
(3)小球运动的角速度 ω＝vr＝
gLtan αsin Lsin α
α＝
g Lcos α
小球运动的周期 T＝2ωπ＝2π
Lcos g
α。
三、匀速圆周运动的分析
例2 甲、乙两名溜冰运动员，m甲＝80 kg，m乙＝40 kg，面对面拉着弹簧测
三、匀速圆周运动的分析
例1、长为L的细线，拴一质量为m的小球(小球可视为质点)，一端固定于 O点，让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如 图所示。当摆线与竖直方向的夹角是α时，求(重力加速度为g)：
(1)细线的拉力的大小； (2)小球运动的线速度的大小； (3)小球运动的角速度及周期。
C.当转盘加速转动时，P所受摩擦力方向可能为a D.当转盘减速转动时，P所受摩擦力方向可能为b
课堂练习
1、如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细 绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一
起转动，则( C )
A.绳的张力可能为零 B.桶对物块的弹力不可能为零 C.随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变 D.随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大 解析 当物块随圆桶做圆周运动时，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持 平衡，因此绳的张力为一定值，且不可能为零，故A、D错误，C正确；当绳 的水平分力提供向心力的时候，桶对物块的弹力恰好为零，故B错误。
FN Ff
G
一、向心力
1、向心力的作用效果 改变线速度的方向。由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始
终垂直，故向心力不改变线速度的大小。 2、向心力的特点
(1)方向时刻在变化，总是与线速度的方向垂直。 (2)在匀速圆周运动中，向心力大小不变，向心力是变力，所以匀速圆周 运动是匀速率圆周运动。 3、向心力的理解 (1)向心力是根据力的作用效果命名的，它可以由重力、弹力、摩擦力等 各种性质的力提供，也可以由它们的合力提供，还可以由某个力的分力提供。 (2)当物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力。 (3)当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力提供向心力。

力。
向心力是一种效果力，即它的作 用产生向心加速度，改变物体速
度的方向。
02
向心力性质
向心力来源
匀速圆周运动中的向心力
由合外力提供，方向始终指向圆心，大小不变。
非匀速圆周运动中的向心力
由指向圆心的合外力分量提供，方向指向圆心，大小随物体运动状态而改变。
生活中实例
旋转木马
旋转木马上的乘客在水平面内做匀速圆 周运动，向心力由旋转木马提供的静摩 擦力提供。
汽车过桥问题的解决策略
通过限制汽车的速度、设置合适的桥梁结构和加强桥梁的承载能力，可 以确保汽车安全通过桥梁。
圆锥摆问题
圆锥摆的受力分析
圆锥摆由一根细线和一个小球组成，细线一端固定，另一端悬挂小球。小球在水平面内做匀速圆周运动，受到重力和 细线拉力的作用。
圆锥摆的运动规律
圆锥摆的运动周期与摆长和小球质量有关。当摆长一定时，小球质量越大，运动周期越长；当小球质量一定时，摆长 越长，运动周期越长。
汽车过桥问题
01
汽车过桥时的受力分析
汽车过桥时受到重力、支持力和牵引力的作用，其中重力与支持力平衡
，牵引力提供汽车前进的动力。
02 03
汽车过桥时的速度要求
为保证汽车安全通过桥梁，汽车的速度应满足一定的要求。当汽车速度 过大时，桥梁将受到过大的冲击力，可能导致桥梁结构损坏；当汽车速 度过小时，汽车可能无法顺利通过桥梁。
高中物理人教必修课件向心 力
汇报人：XX
汇报时间：20XX-01-16
目录
• 向心力基本概念 • 圆周运动与向心力关系 • 向心力公式及推导过程 • 典型问题分析与解答技巧
目录
• 实验：验证向心力表达式 • 向心力在生活、科技中应用

3.ω、r相同，改变 m
向心力的大小
（三种口味）：
42
= 2

向心力的方向：始终指向圆心。
任务3：向心力的应用
地球质量为6.0×1024kg,地球与太阳的距离为1.5×1011m,
一年约为3×107s，地球绕太阳的运动可以看作匀速圆周
运动。太阳对地球的引力是多少?
如图所示，长0.40m的细绳，一端拴一质量为0.2kg
向 心 力
人教版高中物理必修二第六章第2节
任务1：探究向心力的来源
书本P27
书本P27
1.定义：做圆周运动的物体所受到的沿半径方向
v
的合力。
Fn
2.作用效果：改变线速度的方向，
不改变线速度的大小。
（时刻与线速度垂直）
OO
Fn
Fn
v
v
思考：向心力的来源
物块在圆桶中匀速转动
ω

F合＝FN = Fn

G
物体所受支持力充当向心力
人造卫星绕地球做（近似）匀速圆周运动
F引
O
F合＝F引 ＝
Fn
卫星受到地球的引力充当向心力
书本P28
如图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动(若忽略
摩擦)，这时球受到的力是
A.重力和向心力
B.重力和支持力
C.重力、支持力和向心力
D.重力
（
）
下列关于向心力的说法中，正确的是 （
的小球，在光滑水平面上绕绳的另一端做匀速圆周
运动，若运动的角速度为5.0rad/s，则：绳对小球
需施多大的拉力．
圆周运动分析策略：
1.明确研究对象；
2. 运动分析，（圆心，半径，速度）；

向心力是根据力的作用效果命名，由某个力或几个力的合力提供G.
向心力来源可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力.
T
受力分析
G
议一议：小伙子做圆周运动的向心力来源
FN mmgθθrFω合O
竖直方向:FN cosθ＝mg 水平方向:F合= FNsinθ
向心力由支持力的分力提供 向心力由重力与支持力的合力提供
F m2R
v R
F
v2 m
R
反斗转盘：如何赢的比赛？
课堂小结
➢ 向心力：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指
向圆心的合力
➢ 向心力的作用效果：改变速度的方向
➢ ，也可以是几个力的合力，还可以是
某个力的分力
➢ 向心力的大小
F
v2 m
r
F mω2r
向心力
这个向心 力哪里来？
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。
2、方向：总指向圆心，与 速度垂直，方向不断变化。
3、效果：只改变速度方向， 不改变速度大小。
议一议：下列物体做圆周运动的向心力的来源
议一议：下列物体做圆周运动的向心力的来源
FN f
受力分析
F
O
扩展：变速圆周运动和一般曲线运动的特点
Ft
结论同时具有向心加
速度和切向加速度的
F
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。
Fn
Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.
扩展：一般曲线运动的研究方法
把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动 都可以看作圆周运动的一部分，这样，在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来处理了.