[名校联盟]浙江省衢州一中高一物理《向心力》课件

半径对向心力的影响
总结词
半径是影响向心力的直接因素之一。
VS
详细描述
半径越小，所需的向心力也越小。这是因 为半径决定了物体做圆周运动的曲率，半 径越小，曲率越大，物体改变运动方向的 难度也越大，所需的向心力也越小。
06
向心力的应用
航天工程中的向心力应用
01
02
03
卫星轨道设计
通过精确计算和控制卫星 的向心力，可以设计出稳 定、可靠的卫星轨道，确 保卫星长期在轨运行。
03
向心力实例分析
生活中的向心力实例
自行车在骑行时，车 轮受到的向心力使自 行车能够保持圆周运 动。
游乐场的旋转秋千在 旋转时，乘客受到的 向心力使秋千保持稳 定。
旋转木马在旋转时， 乘客受到的向心力使 他们在座椅上保持稳 定。
运动中的向心力实例
赛车在弯道行驶时，车轮受到的 向心力使赛车能够顺利通过弯道
向心力的来源
物体做圆周运动时，受到的离心力与 向心力的平衡。
常见的向心力来源：绳子的拉力、轨 道的支持力等。
向心力是由物体所受的合外力提供的 ，当合外力指向圆心时，即为向心力 。
向心力的作用
维持物体做圆周运动
向心力使物体沿着圆周运动，而不是沿直线飞离。
改变物体的运动轨迹
向心力的大小和方向可以改变物体的运动轨迹，使其沿着不同的圆 周运动。
决定物体运动的快慢
向心力的大小影响物体运动的快慢，向心力越大，物体运动的越快 。
02
向心力公式
匀速圆周运动中的向心力公式
总结词
描述匀速圆周运动中向心力的计算公 式。
详细描述
在匀速圆周运动中，向心力的大小为 F=m*v^2/r，其中m为物体的质量， v为物体的线速度，r为圆周运动的半 径。这个公式用于计算匀速圆周运动 中物体受到的向心力大小。

(1)火车转弯的向心力由其受到的重力和支 持力的合力提供．
(2)火车的轨道平面是水平的． (3)当α很小时，可以近似认为sinα＝tanα.
【精讲精析】 若火车在转弯时不受挤压， 即由重力和支持力的合力提供向心力，火车 转弯平面是水平面．火车受力如图5－7－8 所示，由牛顿第二定律得：
图5－7－8
②当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有 侧压力．
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高 度差由转弯半径与火车速度确定．若在某转 弯处规定行驶速度v，则下列说法中正确的 是( )
A．当以v的速度通过此弯道时，火车重力与 轨道面支持力的合力提供向心力
B．当以v的速度通过此弯道时，火车重力、 轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供 向心力
答案：见解析
拱形桥问题的计算
例2 如图5－7－10所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和 凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m．如 果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N，则：
图5－7－10
(1)汽车允许的最大速率是多少？ (2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小 压力是多少？(g取10 m/s2) 【思路点拨】 首先判断汽车在何位置对路 面的压力最大、最小，然后利用向心力公式 求解．
2．合外力与向心力的关系(如图5－7－5) 图5－7－5
(1)若 F 合＝mω2r 或 F 合＝mrv2，物体做匀速 圆周运动，即“提供”满足“需要”． (2)若 F 合>mω2r 或 F 合>mrv2，物体做半径变 小的近心运动，即“提供”大于“需要”． (3)若 F 合<mω2r 或 F 合<mrv2，则外力不足以 将物体拉回到原圆周轨道上，物体逐渐远离 圆心而做离心运动，即“需要”大于“提供” 或“提供不足”．

在匀速圆周运动中， 在匀速圆周运动中，合力充当向心力
7.解题方法和步骤 7.解题方法和步骤
⑴明确研究对象 明确轨迹 圆心位置、 轨迹、 ⑵明确轨迹、圆心位置、半径 求出F ⑶求出 合或Fn ⑷用牛二定律和圆周运动的运动学公式解题 求解、 ⑸求解、分析
几个典型的圆周运动
1.万有引力提供向心力 万有引力提供向心力 2.弹力提供向心力 弹力提供向心力 3.摩擦力提供向心力 摩擦力提供向心力 4.合外力提供向心力 合外力提供向心力
垂直。 变，与v 垂直。
4、效果：只改变v 的方向，不改变v的大小。 效果： 的方向， 的大小。 4、特点：变量，匀速圆周运动是变加速曲线 特点：变量，匀速圆周运动是变加速曲线
说 明
1、向心力是按照效果命名的力，并不是一种新 向心力是按照效果命名的力，
的性质的力。 的性质的力。
2、向心力的来源：物体所受的合外力提供了物 向心力的来源 来源：
1. 万 有 引 力 提 供 向 心 力
F引
O
F合＝F引 ＝Fn
在匀速圆周运动中， 在匀速圆周运动中，合力充当向心力
2. 弹 力 提 供 向 心 力
竖直方向上F 竖直方向上 N＝G， ， FN 故F 即为合力
O
F
G
F合＝F ＝Fn
在匀速圆周运动中， 在匀速圆周运动中，合力充当向心力
《导学》P27-7 导学》P27-
不变时， 成正比； 当m、ω不变，Fn与ω成正比。 不变时， 成正比。 、 不变时 成正比 能否利用实 验粗略地验 证向心力的 表达式？ 表达式？
实 验： 1、实验的基本原理？ O 小球所需 、实验的基本原理？ 用 向心力 2 圆 v θ Fn=m r 从运动的角度求得F 锥 从运动的角度求得 n ； l 摆 从受力的角度求得 合 ； 从受力的角度求得F h FT 粗 将F 和F 进行比较 合 n 略 r 验 2、实验需要的器材？ 、实验需要的器材？ F合 O' 证 向 钢球、细线、 心 钢球、细线、画有同心圆的 G F合＝mg tanθ 力 白纸、天平、秒表、直尺 白纸、天平、秒表、 的 表 3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？ 、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？ 达 式 m、？r？v？θ？ m r、转n圈数所用时间 、h 圈数所用时间t 圈数所用时间

总结词
在地球表面附近的物体做圆周运动时，万有 引力提供向心力。
详细描述
万有引力是任何两个物体之间都存在的相互 吸引的力。在地球表面附近，地球对物体的 万有引力提供物体做圆周运动的向心力。当 物体在地面附近做圆周运动时，其向心力由 地球的万有引力提供。
05
向心力的计算与解题方法
简单情况的向心力计算
实验器材介绍
实验器材
向心力演示器、小球、细线、支架、 滑轮、砝码。
实验器材介绍
向心力演示器由一个圆盘和一个支架 组成，圆盘上安装有滑轮，细线一端 固定在小球上，另一端穿过滑轮并由 砝码牵引。
实验步骤与注意事项
实验步骤 1. 将小球放在向心力演示器的圆盘上，调整细线的长度，使小球稳定在圆盘上。
2. 逐渐增加砝码的重量，观察小球在圆盘上的运动情况。
03
总结词
04
掌握复杂情况下向心力计算的步 骤和方法。
详细描述
在复杂情况下，向心力的计算通 常需要先对物体进行受力分析， 然后根据牛顿第二定律列方程求 解。受力分析时需要考虑所有作 用在物体上的力，并根据运动状 态判断各力的方向。
向心力解题方法总结
总结词
掌握向心力的解题方法对于解决相关问题至 关重要。
详细描述
在解决向心力相关问题时，首先要明确问题 的类型和所给条件，然后选择合适的公式或 方法进行计算。对于简单问题，可以直接使 用向心力公式进行计算；对于复杂问题，需 要先进行受力分析和运动分析，再根据具体 情况选择合适的方法求解。同时，需要注意
单位的统一和计算的准确性。
THANKS
感谢观看
实验步骤与注意事项
• 记录小球在不同重量砝码下的运动轨迹。
实验步骤与注意事项

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
CHENLI
Fn∝ mω2r
Fn ＝kmω2r 38
向心力——向心力的大小
匀速圆周运动所需的向心力的大小为：
Fmr2 m是运动物体的质量，
好 久 不 见 不 能说单 纯 う※ 苦 艾酒 ヽ两条 平行线
1.圆周运动
CHENLI
2
视频：2.圆周运动---花样滑冰
CHENLI
3
视频：3小球在唱片上的匀速圆周运动
CHENLI
4
【复习】
◆ 什么是匀速圆周运动？ 匀速圆周运动是
◆ “匀速”的含义是什么？_变__速曲线运动
运动状态改变
所受合外力_一__定__不_等__于__零 一定具有_加_速__：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆 心 心的合力，这个力叫做向心力。
力
的 ①方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速
特 度方向垂直）-------是变力
点 ②向心力的作用：只改变线速度的方向
CHENLI
13
判 断
下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？
向 心 ②小球在水平面内运动；
五 月 你 给 的 是温暖 一个人 失忆丶 曼陀沙 华〃彼 岸花逝 去的爱 活在回 忆里、 死在现 实 中 黑 色 曼 佗罗。 回忆弥 漫现实 ℅回首 ┋往年迷 途不知 返ゝ几 度枫红 。寄生 ,听我 说 不 问 可 知 ︶￣空 洞德眼 眸ヅ也 是因为 你。不 离、海 水脱离 黄钻用 户ヽ.对 自己坦 白 温 暖 不 到 心里蛋 炒饭 。 原来 ╮你 在依 然是你 、黄钻 贵族╰﹀ 独角 戏花儿 请向阳

向心力的来源
O
小球所需 θ 向心力 2 v l Fn=m r h FT F合 O' G r
F合 Fn v2 mgtanθ m r r Lsinθ
F合＝mg tanθ
在匀速圆周运动中，合力充当向心力
几个典型的圆周运动向心力的来源
F引
O
F合＝F引 ＝Fn
在匀速圆周运动中，合力充当向心力
万有引力提供向心力
A T B
TfAm
fBm
2 解析：1.对A：f μm g m r ω 1m A A A 0,
ω0 5rad/s, 细线上开始出现张力. 2.当ω ω0 后，细线有张力T，ω 逐渐增大，T增大， fB 减小，到0；ω再增大 ，fB 反向增大，直到达到f B m. B也开始滑动.受力如 图 对A：μmAg T m ArAω2 对B：T μm Bg m BrBω2 ,解得ω 7.07rad/s
2 0
ω0 a
kg kg , ω0 b , AC对 L 2L
2kg 2kmg 2 ω ω0 a,则a与圆盘仍相对静止 ，fa mLω ,D错 3L 3
三.物体在水平圆盘上的转动模型 物体和圆盘间的最大静摩擦力是临界点 1.圆盘上的物体与转轴有细线相连的问题
1.如图所示，水平转盘上放有质量为m的物体，当物块到转轴 的距离为r时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为 零）。物体和转盘间的最大静磨擦力是其正压力的μ倍。求：
摩擦力 提供向心力
v
ω
mg
O
竖直方向：FN＝mg 水平方向：F合=F静=mω2r
F静
几个典型的圆周运动向心力的来源
O
合外力提供向心力
FT

⑥向心力与物体所受合力的关系：a.当物体做匀速圆周运动时所受的合 力提供向心力；b.当物体做变速圆周运动时，物体所受的合力沿半径方向的 分力提供向心力，合力沿圆周切线方向的分力产生切向加速度，改变速度大 小。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
(2)匀速圆周运动 ①向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合力 合力的大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。匀速圆周运动 是仅速度的方向变化而速度大小不变的运动，所以只存在向心加速度，因此 向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合力。 ②匀速圆周运动的三个特点 a．线速度大小不变，方向时刻改变，始终沿切线方向； b．角速度、周期、频率都恒定不变； c．向心加速度和向心力的大小都恒定不变，但方向时刻改变，始终指向 圆心。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
提示
想一想 1. 荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千向下荡时，请思考：
(1)此时小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ (2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式 Fn＝mvr2＝ mω2r 还适用吗？
01课前自主学习
02课堂探究评价
做一小段 □14 圆弧 。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。
01课前自主学习
02课堂探究评价
03课后课时作业
判一判 (1)做匀速圆周运动的物体所受合力不变。( × ) (2)随水平圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力作用。( × ) (3)可以用公式 a＝vr2求变速圆周运动中的加速度。( × )
□01 圆心 的合力，这个合力叫做向心力。 (2)方向：始终沿着 □02 半径 指向 □03 圆心 ，与 □04 线速度 方向垂

A．重力 C．静摩擦力
B．内壁的弹力 D．滑动摩擦力
图1
f G
摩擦力使木块做匀速圆周运动
N
N
F G
F
G
N
f
向心力的来源：
G
向心力是根据力的作用效果命名的力。它可以是
重力、弹力、摩擦力等，也可以是某个力的分力，
也可以是多个力的合力。
物体做圆周运动的向心力由合力提供
过山车视频
N F合
G
匀速圆周运动： F向=F合
F向
F合 F切
变速圆周运动: F向仅是F合的 一个分力
α
L
N G O
课 堂小结
• 一、 向心力： • 1、 方向： 沿半径指向圆心。是变力。 • 2、 特点： F ⊥ V , 方向不断变化。 • 3、 来源： 以效果来命名，可能是重力、
弹力、摩擦力或几个的合力。 • 4、匀速圆周运动： F向=F合
变速圆周运动: F向仅是F合的一个分 力
2、下列关于向心力的说法中，正确的是D( )
自行车场地赛
N o F合
G
“找”向心力的步骤： 1、明确研究对象
（谁在做圆周运动）
2、找出圆周运动的轨迹 （确定圆心的位置、轨道半径的大小）
3、进行受力分析、找出指向圆心的力 （即向心力）
练习：长为L的细线，拴一质量为m的小球， 一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆 周运动，如图所示，求摆线L与竖直方向的 夹角为α时，求：F向
第二节(第1课时）
N
F G
拉力使小球做匀速圆周运动
N F
G
挡板的弹力使小球做匀速圆周运动
太阳的吸引力使地球做匀速圆周运动
F F
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ

得出结论：
F与m的关系 F与r的关系 F与ω的关系
F＝mω2r
F ∝m F∝ r F ∝ω2
空杯移球的原理：
F
G α
例：把一个小球放在漏斗中，晃动漏斗，可以使
小球沿光滑的漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运
动，如图，若小球转动的角速度为ω，如图倾角为
α，试求小球做圆周运动的半径。
F
F=mgtanα
α
F=mrω2 解得：r = g tanα/ω2
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轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
o
小孩旋转模型
对上述几个物体进行受 力分析，并试着指出它 们合力的方向。
F
F cos F向
G
N F
G
向心力 1.定 义 2.方 向 3.作 用 4.来 源 5.大 小
猜想:向心力的大小和哪些因素有关？
方案：
细 线
小球
笔套
钩码
5、向心力公式
a = v2/r = ω2r
F=ma
F = mv2/r = mω2r
验证向心力的大小： 向心力演示器
介绍: 向心力演示仪
匀
速
FN
圆
周
F
F´
运
动
G
• 变速塔轮
探究向心力的大小：
控制变量法
保持r、ω一定 保持m、ω一定 保持r、m一定
G
α
变式：如图所示，两个质量相同的小球A和B，
紧贴光滑圆锥的内壁分别在水平面内做如图所示
的匀速圆周运动，则（ACD） A．A球的线速度大于B球的线速度
B．A、B两球的角速度大小相等 A

理解和掌握
互动方式选择
问答互动：通过提问和回答 的方式，引导学生思考和回 答问题
游戏互动：通过设计有趣的游 戏，让学生在游戏中学习知识
讨论互动：通过小组讨论，让 学生分享自己的观点和想法
实验互动：通过实验操作，让 学生在实践中学习和掌握知识
互动内容安排
问答环节：设置问题，让学生回答，提高参与度 讨论环节：分组讨论，让学生分享观点，增强团队协作能力 游戏环节：设计小游戏，让学生在游戏中学习，增加趣味性 实践环节：让学生实际操作，加深对知识的理解
向心力应用
向心力在物理学中的定义和 应用
向心力在生活中的应用，如 汽车转弯、飞机飞行等
向心力在工程学中的应用， 如桥梁设计、建筑结构等
向心力在宇宙学中的应用， 如天体运动、星系形成等
向心力实例
地球绕太阳公转：地球受到太阳的引力，产生向心力，使地球绕太阳公转 卫星绕地球运动：卫星受到地球的引力，产生向心力，使卫星绕地球运动 汽车转弯：汽车转弯时，受到地面的摩擦力，产生向心力，使汽车转弯 抛物线运动：物体做抛物线运动时，受到重力的作用，产生向心力，使物体做抛物线运动
强调色：红色，代表热情、 活力和动力
背景色：白色，代表简洁、 清晰和专注
互动环节设计
提问环节：提 出与课件内容 相关的问题， 鼓励学生思考
并回答
讨论环节：组 织学生进行小 组讨论，分享 各自的观点和
看法
游戏环节：设 计一些与课件 内容相关的小 游戏，增加趣 味性和互动性
实践环节：让 学生动手操作 或实践，加深 对课件内容的
课件布局
封面：标题、作者、日期等信息
正文：详细讲解向心力的定义、公式、 应用实例等
目录：列出所有章节和子章节