人教版-高中物理-必修2-第五章_曲线运动第六节向心力PPt

1、F弹弹mgFN竖直方向：竖直方向：FNmg水平方向：水平方向：F合合= =F弹弹=Fn= =m2rmgFN物体相对转盘静止，物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动随盘做匀速圆周运动rF静静竖直方向：竖直方向：FNmg水平方向：水平方向：F合合= =F静静= =Fn= =m2rGFfFN竖直方向：竖直方向：Ffmg水平方向：水平方向：F合合= =FN=Fn= =m2r竖直方向：竖直方向：FT cosmg水平方向：水平方向：F合合= = FT sin=Fn=m2l sinOOlmFTmgF合合OORm竖直方向：竖直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合= = FN sin=Fn=m2 R

2、sinmgFNF合合mOrmgFNF合合竖直方向：竖直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合= = FN sin=Fn= m2r飞机在水平面内盘旋飞机在水平面内盘旋m竖直方向：竖直方向：F升升 cosmg水平方向：水平方向：F合合= = F升升 sin=Fn= m2rOrmgF合合F升升例：例：(2014(2014张家口高一期中张家口高一期中) )质量分别为质量分别为M M和和m m的两个小球，的两个小球，分别用长分别用长2l2l和和l l的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，质量为时，质量为M M和和m m的小球的悬线与竖直方向夹角分别为的小球

3、的悬线与竖直方向夹角分别为和和，如图所示，则，如图所示，则( () )三、匀速圆周运动的特点及解题方法三、匀速圆周运动的特点及解题方法 1.1.质点做匀速圆周运动的条件：合力的大小不变，方向始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）终与速度方向垂直且指向圆心（加速度指向圆心） 2.2.匀速圆周运动的特点匀速圆周运动的特点 （1 1）线速度大小不变、方向时刻改变）线速度大小不变、方向时刻改变 （2 2）角速度、周期、频率恒定不变角速度、周期、频率恒定不变 （3 3）向心）向心加速度和向心力的大小都恒定不变，但方向时刻改变加速度和向心力的大小都恒

4、定不变，但方向时刻改变3 3、分析圆周运动的步骤：分析圆周运动的步骤： （1 1）明确研究对象明确研究对象（2 2）确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、）确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置半径及圆心位置（3 3）进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力。）进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力。四、变速圆周运动四、变速圆周运动 1.1.因为法向分力的作用效果不改因为法向分力的作用效果不改变速度大小，只改变速度方向，变速度大小，只改变速度方向，这是物体做圆周运动的原因，我这是物体做圆周运动的原因，我们把这个力也叫做向心力，它产们把这个力也叫做向心力，它产

5、生的加速度也叫做向心加速度。生的加速度也叫做向心加速度。切向分力产生的加速度叫做切向切向分力产生的加速度叫做切向加速度。加速度。 2.运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为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。一般曲线运动。一般曲线运动各个地一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样，方的弯曲程度不一样，如何研究？如何研究？把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作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。这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具一小段圆弧。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。在分析质点经过曲线上某位置的运有不同

6、的曲率半径。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。五、圆周运动的临界问题五、圆周运动的临界问题 例：原长为例：原长为L L的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在竖直轴竖直轴OOOO上，小铁块放在水平圆盘上，若圆盘静止，把上，小铁块放在水平圆盘上，若圆盘静止，把弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为弹簧的最大长度为5L/4.5L/4.现将弹簧长度拉长到现将弹簧长度拉长到6L/56L/5后，把后，把小铁块放在圆盘

7、上，在这种情况下，圆盘绕中心轴小铁块放在圆盘上，在这种情况下，圆盘绕中心轴OOOO以以一定角速度匀速转动，如图所示已知小铁块的质量为一定角速度匀速转动，如图所示已知小铁块的质量为m m，为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的角速度为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的角速度最大不最大不得超过多少？得超过多少？1.1.向心力的概念：指向圆心向心力的概念：指向圆心的的合外力合外力。 2.2.向心力的方向：总是指向向心力的方向：总是指向圆心圆心，与速度，与速度垂直，时刻变化垂直，时刻变化3.3.向心力的效果：向心力的效果：只改变只改变速度速度方向方向，不改变不改变速度速度大小大小4.4.向心力的来源：可

8、以由重力、弹力、摩擦力中的向心力的来源：可以由重力、弹力、摩擦力中的某一个某一个力力，或是，或是某个力的分力某个力的分力，或，或几个力的合力几个力的合力所提供。所提供。说明：向心力是根据效果命名的说明：向心力是根据效果命名的合外力合外力，受力分析时受力分析时不加不加向心力向心力 5.5.大小：大小：rvmrmF22)44(2222rfmrTmF答案：答案：B B1.1.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中，正确的是（中，正确的是（ ）A A物体除受到其他的力外还要受到一个向心力物体除受到其他的力外还要受到一个向心力B B物体所受的合外力

9、提供向心力物体所受的合外力提供向心力C C向心力是一个恒力向心力是一个恒力D D向心力的大小一直在变化向心力的大小一直在变化2.2.做匀速圆周运动的物体，其加速度的数值必定做匀速圆周运动的物体，其加速度的数值必定A A跟其角速度的平方成正比跟其角速度的平方成正比 B. B. 跟其线速度的平方成正比跟其线速度的平方成正比C C跟其运动的半径成反比跟其运动的半径成反比 D D跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比跟其运动的线速度和角速度的乘积成正比答案：答案：D D3.3.甲乙两物体都做匀速圆周运动甲乙两物体都做匀速圆周运动, ,其质量之比为其质量之比为12,12,转动转动半径之比为半径之比为12,

10、12,在相同时间内甲转过在相同时间内甲转过4 4周，乙转过周，乙转过3 3周。周。则它们的向心力之比为（则它们的向心力之比为（ ）A.14 B.23 C.49A.14 B.23 C.49 D.916D.916答案：答案：C C4.4.一个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周运动，一个小球在竖直放置的光滑圆环的内侧槽内做圆周运动，如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中正确的是如图所示，则关于小球加速度的方向的说法中正确的是（ ）A A一定指向圆心一定指向圆心B B一定不指向圆心一定不指向圆心C C只有在最高点和最低点时指向圆心只有在最高点和最低点时指向圆心D D不能确定是否指向圆心不能确定

11、是否指向圆心答案：答案：A Av v5.5.长度为长度为L=0.5mL=0.5m的轻质细杆的轻质细杆OAOA，A A端有一质量为端有一质量为m=3.0kgm=3.0kg的的小球，如图所示，小球以小球，如图所示，小球以O O点为圆心在竖直平面内做圆周点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是运动，通过最高点时小球的速率是2.0m/s2.0m/s，g g取取10m/s10m/s2 2，则此时细杆则此时细杆OAOA受到（受到（ ）A A6.0N6.0N的拉力的拉力 B B6.0N6.0N的压力的压力C C24N24N的拉力的拉力 D D24N24N的压力的压力B B课标解读课标解读重点

12、难点重点难点1.1.理解向心力的概念及其表理解向心力的概念及其表达式的含义达式的含义2.2.知道向心力大小与哪些因知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计素有关，并能用来进行计算算3.3.知道在变速圆周运动中向知道在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分心力为合力沿半径方向的分力力. .1.1.理解向心力是效果力，会理解向心力是效果力，会分析向心力的来源分析向心力的来源( (重点重点) )2.2.向心力的计算公式向心力的计算公式( (重重点点) )3.3.匀速圆周运动与非匀速圆匀速圆周运动与非匀速圆周运动中向心力的不周运动中向心力的不同同( (难点难点) )一、向心力一、向心力F合合Fn

13、2.2.方向：方向：始终始终指向圆心指向圆心且与速度方向垂直且与速度方向垂直; ;时刻变化时刻变化3.3.作用：作用：只改变只改变线速度的方向（或产生向心加速度）线速度的方向（或产生向心加速度）1.1.定义：物体做定义：物体做匀速圆周运动匀速圆周运动所受力的合力始终指向圆心，所受力的合力始终指向圆心，这个合力叫做向心力（用这个合力叫做向心力（用FnFn表示）。表示）。4.4.来源：向心力是根据力的作用来源：向心力是根据力的作用效果效果来来命名命名的，它不是具的，它不是具有确定性质的某种力。它可以是有确定性质的某种力。它可以是某一个力某一个力，或者是，或者是几个力几个力的合力的合力来提供。来提供

14、。5.5.向心力的大小向心力的大小Fn= =m v2rFn= =m r2F合合man当当m、v不变时，不变时，Fn与与r成反比；当成反比；当m、r不变时，不变时，Fn与与v成正比。成正比。当当m、不变时，不变时，Fn与与r成正比；当成正比；当m、r不变时，不变时，Fn与与成正比。成正比。F合合Fnan = = v2r思考：思考：1.1.向心力大小与多个物理量有关，在分析向心力与向心力大小与多个物理量有关，在分析向心力与某一物理量的关系时，要注意什么？某一物理量的关系时，要注意什么？2.2.能否利用实验粗略地验证向心力的表达式？能否利用实验粗略地验证向心力的表达式？1 1、知识与技能、知识与技能

15、（1 1）理解向心力的概念及其表达式的确切含义；）理解向心力的概念及其表达式的确切含义；（2 2）知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计）知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算；算；（3 3）知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某）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。一点的向心力和向心加速度。2 2、过程与方法、过程与方法（1 1）通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了）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，并具体解向心力的大小与哪些因素有关，并具体“做一做做一做”来理来理解公式的含义。解公式的含义

16、。（2 2）进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第）进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点。动的各自特点。3 3、情感、态度与价值观、情感、态度与价值观（1 1）在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、）在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。解决问题的能力。（2 2）感受成功的快乐，体会实验的意义，激发学习物理）感受成功的快乐，体会实验的意义，激发学习物理的兴趣。的兴趣。1 1、实验的基本原理？、实验的基本原理？从运动的角度求得从运动的角度求得F Fn n ；从受；从受力的角度求得力的角度求得F F合合 ；将；将F Fn n 和和F F合合 进行比较进行比较2 2、实验需要的器材？、实验需要的器材？钢球、细线、画有同心圆的白钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平、秒表、直尺纸、天平、秒表、直尺r rOOO Ol lh hF FT TG GF F合合F F合合mgtanmgtan小球所需小球所需向心力向心力F Fn n=m =m v v2 2r r实验探究实验探究3 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？m m？r r？v v？m m、