2020粤教版高中物理必修二2.2《向心力》课件

1、物理必修2 （粤教）第二章第二节圆周运动tX. 4A/向心力、向心加速度概念的理解，运用牛顿定律解决生活中国丹运动的问题.栏目链接1. 定义：做匀速圆周运动的物体受到沿半径指向圆心的 合外力叫向心力.2方向：向心力的方向沿半径指向心，始终和质点运动的方向,其方向不断变化，向心力是变栏目链接力3作用效果：向心力只改变速度的方向，不改变速度的一4大小:栏目链接(1)实验探究：利用如图所示的实验，釆用控制变量法探究影响向心力大小的因素保持小球的质量加和半径/不变，探究向心力F与角速度血的关系，则当增大时，F 增一夫即Ff保持小球的质量加和角速度o不变，探究向心力F与半径尸的关系，贝！I当/增大时，F

2、 增大,即Foe儿保持小球的角速度血和半径/不变，探究向心力F与质量加的关系，则当加增大时，F增犬卩Fx/w栏目链接(2)结论：总结实验结论可得：F= mr(fJ2 ,由关系式2v=(or9可得F=二、向心加速度1定义：由向心力产生的沿半径指向方向的加速度.2方向:与向心力的方向始终指向圆心，时刻在改变.栏目链接3大小：由牛顿第二定F=ma可得a =三、生活中的向心力1.汽车在水平路面上转弯:车轮与路面间的静摩擦力栏目链接提供向心力，即F=-r.2. 汽车在倾斜面的路面上的转弯：汽车以速度。在倾斜面 的路面上转弯时，重力和支持力的提供向心力，且满 足关系式加gtan e =，式中厂为弯道的运动

3、半径，e为倾 斜面的倾角.栏目链接考盍1向宓力的理解1.定义:做匀速圆周运动的物体受到沿半径指向圆心栏目链接的力.做匀速圆周运动的物体速度大小不变，而方向时刻改 变，必受到一个只改变速度方向不改变速度大小的力，这个 力与速度方向垂直且指向圆心，由于这个力指向圆心，所以 叫作向心力.2向心力的来源：向心力是根据力作用的效果命名的,是效果力.做匀速圆周运动物体受到的向心力：做匀速圆周运动的物体受到的向心力是物体所受的合外力，可以是重力、 弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个不同性质的力 的合力，或者某个力的分力.非匀速圆周运动的向心力：若物体在做圆周运动过栏目链接程中速度的大小变化，则其所受的

4、合外力与速度方向不垂直, 可以把合力分解为垂直速度和平行速度方向的分力，平行于 速度方向（切线方向）的力只改变速度的大小，而垂直于速度 方向的力则只改变速度的方向，垂直于速度方向的这个分力 就是向心力，它是根据力的作用效果命名的.3. 对向心力公式的理解:、7/(1)向心力的公式：F=ma=m=m(o2r=mvco=mTTn)2r对公式的理解.向心力公式既适用于匀速圆周运动，也适用于非匀速圆周运栏目链接动.向心力公式具有瞬时性，即式中各量对应同一时刻.当加、co 一定时，由F=mrco2知Fr；当加、v一定时,由F=加十知特别提醒：（1）在匀速圆周运动中，物体所受的合外 力一定指向圆心，充当向

5、心力，非匀速圆周运动的合外 力不指向圆心，合外力沿半径方向的分力为向心力.11!III栏目链接111任何情况的圆周运动，向心力的方向一定指向III心，向心力是做圆周运动的物体需要的一个指向圆心的力，而不是物体又受到一个新的力.例1 （2014 佛山中大附中高一妆口图所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随筒一起转动,物体所需的向心力是由下面哪个力来提供的（）A. 重力B. 弹力C.静摩擦力D.滑动摩擦力解析在物体随筒一起转动的过程中受到重力、支持力及静摩擦力的作用，其中支持力指向物体做匀速周运动的圆心,弹力提供向心力，B选项正确.栏目链接答案BA.小物块受到重力、支持力的作用栏目链接

6、B.小物块受到重力、支持力、静摩擦力、离心力的作用C.小物块受到重力、支持力、静摩擦力的作用变式训练1.如图所示，小物块放在水平转盘上，随转盘同步做匀速运动.下列关于物块受力情况的叙述，正确的是（c）D.小物块受到重力、支持力、静摩擦力、向心力的作用解析III栏目链接小物块随转盘同步做匀速圆周运动过程中受 重力、支持力及静摩擦力的作用，其中静摩擦力指向 心，提供向心力，c选项正确.例2 （2013-广州六中高一期末）如图所栏目链接示，用一根轻细线将一个有孔的小球悬挂起来，使其在水平面内做匀速圆周运动而成为圆锥摆，关于摆球4的受力情况，下列说 法中正确的是（）A. 摆球A受重力、拉力和向心力的作

7、用B. 摆球4受拉力和向心力的作用C. 摆球A受重力和向心力的作用D摆球A受拉力和重力的作用解析小球A在水平面内做匀速圆周运动时受到重 力和拉力，两个力合力指向水平上的圆心提供向心 力.D选项正确.栏目链接答案 D小结：（1）向心力可以是重力、弹力、摩擦力等不同性质的某一个力，也可以是多个不同性质的合力或合力的分力,它是一种效果力，在做受力分析时，不要附加上“向心 力”向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，始终与速度方向垂直，做匀速IE3运动的物体受到的向心力的栏目链接方向是时刻变化的，所以匀速圆周运动是一种变加速运动.变式训练2（2013北京西城区高一期末）如图所示,栏目链接把一个小球放

8、在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动小球的向心力由以下哪个力提供（C ）A. 重力B. 支持力c重力和支持力的合力D重力、支持力和摩擦力的合力解析小球在水平面做匀速圆周运动时受到重力、支持力，两个力合力指向水平上的心提供向心力.选项正确.栏目链接考点2向心加遠度1.定义：由向心力产生的加速度叫向心加速度.物体运动的加速度是由合力产生的，做圆周运动的物体，在向心力的作用下必然产生向心加速度2方向：向心加速度的方向总是与向心力的方向相同,栏目链接始终指向I心且方向不断变化.3.物理意义：向心加速度始终垂直于速度的方向，它 只改变速度的方向，所以向心加速度反映

9、了速度方向变化的 快慢.4.对公式的理解:八卜24TT22公式：a=co r=rr=4TT n r=(ov向心加速度与半径的关系由a=rco2可知，当血一定时，ar,如图(a)所示;p21一栏目链接由可知，当。一定时，a9如图(b)所不5对非匀速圆周运动中的向心加速度的理解：做III非匀速圆周运动的物体速度大小也在变化，物体受的合力不是指向圆心,其向心加速度是合力沿指向圆心方向的分力产生，但向心加速度的计算及性质与匀速圆周运 动一致，公式中的线速度是对应时刻的瞬时速度.例3关于向心加速度，下列说法中正确的是（）A.它描述的是线速度方向变化的快慢B.它描述的是线速度大小变化的快慢v2C. 由可知

10、，与/成反比栏目链接D. 由a = co2r可知，a与/成正比栏目链接解析向心加速度始终垂直于速度的方向，只改变 速度的方向，不改变速度的大小，所以，向心加速度描 述线速度方向变化的快慢，A正确，B错误；由向心加 速度的公式可知，当线速度一定时，向心加速度与半径 成反比，而当角速度一定时，向心加速度与半径成正比, 所以C、D选项都错误.小结：（1）向心加速度是反映速度方向改变快慢的物理量,做匀速I运动的物体的运动是变加速运动QOC几栏目链接（2）向心加速度的大小与线速度c（或角速度劲及半径厂有关，在不同的条件下，向心加速度与半径的关系不同, 要注意确定前提条件，在。不变时，a-i在e不变时,变

11、式训练3. （2013湛江市高一期末）在匀速圆周运动中，下列关于向心加速度的说法，正确的是（b栏目链接A向心加速度的方向保持不变B.向心加速度是恒定的C向心加速度的大小不断变化D向心加速度的方向始终与速度的方向垂直栏目链接解析向心加速度的方向始终垂直于速度方向，而 速度方向时刻变化，所以向心加速度的方向也时刻变化, A选项错误，D选项正确；匀速圆周运动的速度大小不 变，由向心加速度的公式可知向心加速度的大小不变，B、C选项错误.考点3生活中的圆周运动1-水平面内的匀速圆周运动.汽车在水平面上转弯：静摩擦力提供向心力.汽车在水平面上转动类似于如图所示的物体随ill盘在水平面上做匀速圆周运动，受到

12、指向illill心的静摩擦力的作用，摩擦力提供了向心力.栏目链接(2)汽车在倾斜面上转弯：斜面的支持力与重力的合力提供了向心力.汽车在斜面上转弯类似于物体在漏斗中在水平内做匀速圆周运动，斜面的支持力与重力的合力F=mgtan 0 ,m 7；由加gtan 6式中R为圆周运动的半径，从该式可知:若v=lgRtan 0 ,重力和支持力的合力F恰好提供向心力.若QyJgRtan 6，重力和支持力的合力不足以提供向心力，此时，汽车受静摩擦力/沿斜面指向弯道内侧.若v0,物体能通过轨道最高点，对绳、轨道有拉力、压力. eV転时，物体没有达到轨道最高点便脱离了轨道.（2）在轻杆或管的约束下的圆周运动.til

13、如图杆和管对物体能产生拉力,也能产生支持力.当物体栏目链接m加7通过最高点时有N+mg= 因为N可为正（拉力），也可以为负（支持力），还可以为零，故物体通过最高点的速度可为任意值. e=0时，N=mg,为支持力. 二転时，N=0,杆对物体无作用力. OVX 佰时，NVO,杆对物体产生支持力，大小随速度的 增大而减小.特别提醒：竖直面内做圆周运动的物体在最高点:III栏目链接 e転时，N0,杆对物体产生拉力，大小随速度的增大而 增大.最小速度：绳模型加】=転；杆模型如1)=0(2)绳只能提供拉力，杆既能提供拉力也能提供支持力.例5 （2014佛山中大附中高一）（双选）如图所示，汽车以一定的速率运

14、动，当它通过凸形拱桥的最高点A,水平路面B及凹形桥最低点C时的压力大小分别为巧、耳与Fc，则下列 说法正确的是（）ABA.CFa. Fb与Fc大小均等于汽车所受到的重力大小栏目链接B. 竹小于汽车所受到的重力C. 巧、Fb与Fc大小均不等于汽车所受到的重力大小DFc大于汽车所受到的重力解析 汽车在A、C两点的运动可以看作圆周运动的一部分，合外力沿圆心方向的分力提供向心力，在A点合外力沿圆2 2心方向的分力为mgN=itv, N=mgitrmgf而B点是水平面上的点，竖直方向合力为栏目链接零，N=mg9综上所述得B、D选项正确.答案 BD栏目链接小结：（1）物体在竖直平面内做圆周运动，一般速度大

15、小在不111断变化，物体所受的合外力一般不指向圆心，但合外力在指向圆心方 向的分力提供向心力.（2）物体通过圆周运动的最高点要满足一定的 条件:如绳索或圆弧轨道的内轨类问题中，通过最高点有最小速度,当在最高点时拉力为零或内轨的压力为零时，重力提供向心力，即IIIMg=誓，7?是圆周运动的半径，这叫“临界速度”，若物体在最高点的速度大于或等于该速度时，能通过最高点，若小于该速度时，物 体在达到最高点之前离开了圆轨道.在轻杆或管的约束类问题中，上述的“临界速度”是杆产生拉力或支持力的条件，当物体在最高点的速度大于等于“临界速度”时，杆产生拉力，当速度小于“临界速度”时杆产生支持力变式训练5. (2013-湛江市高一期末)如图所示,栏目链