高一物理向心力的实例分析PPT教学课件 (4)

就是变速圆周运动,匀速圆周运动切向加速度为零
变速圆周运动F向 F合F向是F合的指向圆心方向的分力Fn
2.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 段都可以看作为一小段圆弧，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。
①方向时刻变化,总指向圆心与速度垂直
②作用效果:只改变线速度的方向不改变速度大小
③向心力是根据力的作用效果命名的,它可以是某一个力
(分力),或者是几个力的合力
受力分析不
2.向心力的大小 (也适用于一般圆周运动求F能n) 有向心力
2
2
Fvm 4 n f m T n r
2 r m2r 4 m 22 r 4 m 2 2 r m v
二.变速圆周运动和一般曲线运动
1.阅读课本P24回答以下问题：
Ft
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？
F
⑵ 怎么分析研究一般的曲线
运动?
Fn O
a Fn
n 改变速度的方向 a起着改变速度大
a 结Ft论:同时t具有改向变心速加度速的度和大切小向加小速、度方的向圆的周作运用动
A.摆球受重力、拉力和向心力的
作用
θ
B.摆球只受重力、拉力的作用
F
C.摆球做匀速圆周运动向心力为
mgtanθ D.摆球做匀速圆周运动向心加速
F合O r
度为gtanθ
G
不习惯读书进修的人，常会自满于现状，觉得再没有什么事情需要学习，于是他们不进则退。经验丰富的人读书用两只眼睛，一只眼睛看到纸面上的话，另 一眼睛看到纸的背面。2022年4月11日星期一2022/4/112022/4/112022/4/11 书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。2022年4月2022/4/112022/4/112022/4/114/11/2022 正确的略读可使人用很少的时间接触大量的文献，并挑选出有意义的部分。2022/4/112022/4/11April 11, 2022 书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。

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地球绕太阳做圆周运动：万有引力提供向心力。 FN
F拉
O
G 光滑面上小球做圆周运动：绳子拉力提供向心力。
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实验
探究向心力大小的表达式 思考：实验中如何控制变量？
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结论：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。
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向心力的特点 v
F向
O
v
F向Байду номын сангаас
F向
v
①作用：只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。 ②大小不变，方向时刻发生变化，是变力。
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课堂练习
例3：一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行驶，
速度逐渐减小。甲乙丙丁分别画出了汽车转弯时所受的合
力F的四种方向，你认为正确的是哪个？
分析：合力指向凹侧，排除甲和丁。
M达到N速度减小，所以合力与速度方向夹角为锐

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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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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(2)急弯易出现交通事故，原因__R_减__小__。
让汽车换个弯道匀速转弯
2.火车拐弯
铁路的弯道通常外高内低，当车 速按照规定速度行驶，火车与铁轨之 间无挤压，有利于保养铁轨。求火车 转弯的规定速度？
N
F合
F合mgtan
F向
m
v2 r
F合=F向
mgtan mv2
r
G
v grtan
通过弯道的规定速度取决于弯道的半径和倾角 。
要保证过山车在最高点不掉下来，此时的速度
必须满足：v gr
问题2：杆球模型：
长为L的轻杆一端固定着一质量为m的小球，使小
球在竖直平面内做圆周运动。
B
试分析：
（1）当小球在最低点A的速度
为v2时，杆的受力与速度的关
系怎样？
（2）当小球在最高点B的速度
为v1时，杆的受力与速度的关
A
系怎样？
问题2：杆球模型：
关系如何？
L
（2）当小球在最高点B 的速
A
v1 度为v2 时，绳的拉力与速度的
关系又如何？
v2 mg
T2
o T1
最低点：T1
m
g
mv12 L
最高点：T2
m
g
mv22 L
v1
mg
思考：小球过最高点的最小速 度是多少?
T2 0,v0 gL
当v=v0，小球刚好能够通过最高点；
当v<v0，小球偏离原运动轨迹，不能通过最高点； 当v>v0，小球能够通过最高点。
第四章:匀速圆周运动
向心力及实例分析
一、向心力
1、定义:做匀速圆周运动的物体一定要受到一个始终
指向圆心等效力的作用，这个力叫做向心力。 2、特点：始终指向圆心，总是与运动方向垂直

自行车轮的向心力分析
总结词
稳定与控制
详细描述
自行车轮高速旋转时，车轮外侧的点具有较 大的速度，因此受到较大的向心力。而车轮 内侧的点速度较小，受到的向心力也较小。 这使得车轮在旋转过程中趋于稳定，不会被 离心力所破坏。同时，通过控制车轮的旋转 速度和半径，可以控制自行车行驶的稳定性 和平衡性。
汽车过弯的向心力考虑
03
天体运动的向心力分析
总结词
天体运动受到向心力的影响，使它们沿着圆形或椭圆形的轨 道运动。
详细描述
天体运动受到的向心力是万有引力与速度平方的乘积，这个 力将天体束缚在圆形或椭圆形的轨道上。通过分析天体运动 的向心力，我们可以了解天体运动的规律和特点。
地球的向心力分析
总结词
地球上不同位置的物体受到的向心力大 小不同，导致地球上物体的重量和重力 加速度也不同。
太空旅游
向心力的研究也为太空旅游提供了可能性，未来人们可能会利用向心力 在太空中进行更远距离的旅行。
向心力与未来娱乐
虚拟现实游戏
向心力可以用于开发更逼真的虚 拟现实游戏，让玩家感受到真实 的失重或超重体验，增强游戏的
娱乐性和吸引力。
主题公园体验
向心力原理也可以被用于设计更 刺激的主题公园项目，例如旋转 式过山车或者模拟飞行体验，让 游客体验到前所未有的刺激感。
单位与量纲
• 向心力的单位是牛顿(N)，量纲是力的单位。在计算向心力时，需要使用物体的质量和速度的平方以及半径进行计算。
向心力的产生原因
• 向心力是由于物体在圆周运动中不断改变速度的方向而产生 的。由于速度是矢量量纲，因此物体在圆周运动中不仅有切 向速度，还有法向速度。切向速度使物体的速度大小发生变 化，而法向速度使物体的速度方向发生变化。因此，在圆周 运动中，物体受到一个指向圆心的法向加速度，这个加速度 不断改变物体的速度方向，从而产生了向心力。

第六章 圆周运动
2 向心力
学习目标 1.结合生活实例,知道向心力是根据力的作用效果命名的,能 在具体情景中分析向心力的来源,培养应用物理知识分析和解决 实际问题的能力. 2.通过实验,探究并了解向心力的大小与半径、角速度、线 速度、质量的关系,会根据向心力表达式分析、计算简单情景中 的向心力,提升实验探究能力和解决实际问题的能力. 3.结合生活实例,知道什么是变速圆周运动和一般曲线运动, 会分析变速圆周运动和一般曲线运动中合力与向心力的关系,培 养知识迁移能力.
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2.一般曲线运动:运动轨迹既不是 直线 也不是 圆周 的曲 线运动.
3.一般曲线运动的研究方法:将一般的曲线运动分割为许 多很短的小段 ,质点在每一小段的运动都可以看作 圆周 运动 的一部分.
( ×) 5.做匀速圆周运动的物体所受的合力提供向心力.( √ ) 6.物体做圆周运动的速度越大,向心力一定越大.( × )
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3.对于做匀速圆周运动的物体,物体的速度大小 不发生改变,因此,所受合力只改变 速度的方向 .
4.向心力是由 某个力或者几个力的合力 提供的, 是根据力的 作用效果 命名的.

知识点二 向心力的大小 1.如图所示,在绳子的一端拴一个小沙袋,另一端握在手 中.将手举过头顶,使沙袋在水平面内做圆周运动.此时,沙袋 所受的向心力近似等于绳对沙袋的拉力.换用质量大的沙袋, 向心力如何变化?增大沙袋转动的速度,向心力如何变化?增 加绳的长度,向心力如何变化?

答案: C
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任务二：向心力公式的应用
[例2] 如图所示，有一质量为m的小球在光 滑的半球形碗内做匀速圆周运动，轨道平面 在水平面内．已知小球与半球形碗的球心O的 连线跟竖直方向的夹角为θ，半球形碗的半径 为R，求小球做圆周运动的速度大小及碗壁对 小球的弹力大小．
乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别
为Ff甲和Ff乙．以下说法正确的是 (
)
A． Ff甲小于Ff乙
B． Ff甲等于Ff乙
C． Ff甲大于Ff乙
D． Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关
一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许 多很短的小段，每一小段可看作一小段圆周运 动，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运 动的处理方法进行处理．
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三、实验：探究向心力大小的表达式 1．向心力演示仪的构造：1转动手柄、2 和 3变速塔轮、4长槽、5短槽、6横臂、7弹簧测 力套筒、8标尺
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[变式训练1]下列关于向心力的说法中正确 的是( )
A．做匀速圆周运动的物体除了受到重力、 弹力等力外还受到向心力的作用
B．向心力和重力、弹力一样，是性质力 C．做匀速圆周运动的物体的向心力即为其 所受的合外力 D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定 充当向心力
答案： FN＝cmosgθ
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二、向心力的大小
公式：
Fn = mrω2
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Fn = mv2 /r Fn = mvω Fn = mr(2π/T)2
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行星绕太阳运动可近似看成匀速圆周运动
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第2节向心力
飞椅与人一起做匀速圆 周运动的过程中，受到 了哪些力？所受合力的 方向有什么特点？
把人和飞椅看成一个整体，受重力 和绳的拉力，合力指向圆心。
T
F合
mg
一、向心力
一个小球在细线的牵引下， 绕光滑的桌面上的图钉做 匀速圆周运动。用剪刀将 细线剪断，观察小球的运 动。你认为使小球做圆周 运动的力指向何方？

用
圆 从运动的角度求得Fn ；
锥 从受力的角度求得F合 ；
摆 粗
将Fn 和F合 进行比较。
略
验 2、实验需要的器材？
O 小球所需
向心力
θ
l
Fn=m
v2 r
FT
h
r F合 O'
证
向 钢球、细线、画有同心圆的 心 木板、秒表、直尺
G F合＝mg tanθ
力
的 3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？
表
达
把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段
一 都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一
般 样，表明它们具有不同的曲率半径（可以这样理解：就是 把那一段曲线尽可能的微分，直到最后近似一个圆弧，这个圆弧对应的半径即
曲 曲线上这个点的曲率半径.）.注意到这点区别之后，在分析
线 质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆
运 1、变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？
动 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ 和 一 2、怎么分析研究一般的曲线运动？
般
曲
线
运
动 .
做变速圆周运动的物体所受的力
V
Ft
F
Fn
v
·
·O
F
Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn 法向分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.
.
处
理
第六节： 向心力
.
拉住绳子一端，使小球在 光滑水平面上做匀速圆周运动。
观察与思考： 1 .做圆周运动的小球，为什么不沿直线运动？ 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？ 3 .一旦线断或松手，结果如何？

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
高中物理《向心力》pptPPT课 件演示文稿
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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