6.2.1向心力课件高一下学期物理人教版

第六章圆周运动6.2.1向心力复习回顾：1、什么叫圆周运动？2、比较做圆周运动快慢的方法？3、引入了哪些物理量来描述做圆周运动的物体的快慢？4、线速度、角速度、周期、频率、转速分别是矢量还是标量？5、角速度的定义式中∆θ采用的是度还是弧度

？6、度和弧度如何换算

？

10、传动装置的两个重要结论？假如坐在旋转飞椅中的人和飞椅一起做匀速圆周运动，人在运动的时候受几个里的作用？所受合力的方向有什么特点？旋转的小球做匀速圆周运动，小球所受合力的方向有什么特点？观察思考大小相等方向不断变化线速度匀速圆周运动变速运动一定有加速度合外力不为零那么迫使物体做匀速圆周运动的合力有何特点呢？

光滑桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动。小球受到几个力的作用？这几个力的合力沿什么方向？FN=G合力指向圆心

匀速圆周运动的物体向心力方向，根据牛顿第二定律，加速度方向和合外力方向一致指向圆心合力结论：做匀速圆周运动的物体，合力始终指向圆心，与速度v垂直。一、向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。3.方向：指向圆心(方向时刻变化)，向心力方向与速度方向垂直，是变力。4.作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。2.符号：FnOFFFvvvOOF引F合＝F引＝Fn

1.人造卫星绕地球运行人造卫星绕地球做（近似）匀速圆周运动卫星受到地球的引力充当向心力卫星受到的合力充当向心力二、向心力的来源转台与物体间没有发生相对滑动2.木块随盘做匀速圆周运动FNmgF静小物块所受静摩擦力充当向心力小物块所受重力、支持力和静摩擦力三个力的合力充当向心力.GFfFNω3.物块随着圆桶一起匀速转动F合＝FN

=

Fn

滚筒洗衣机中物体随滚筒一起匀速转动物体所受重力、摩擦力和支持力的合力充当向心力物体所受支持力充当向心力小球所受绳子拉力和重力的合力充当向心力小球绕中心做匀速圆周运动rθOG=mgF合FF合＝mgtanθ

=

Fn

也可以说成拉力F在水平方向的分力充当向心力4.圆锥摆做匀速圆周运动小球在某一平面做匀速圆周运动物体所受重力和支持力的合力充当向心力圆心方向F合ωθθmOrmgN5.小球在光滑玻璃漏斗中做匀速圆周运动物体所受支持力在水平方向上的分力充当向心力F合=

mgtan

θ

玻璃球所受重力和内壁的支持力的合力充当向心力在水平面内做匀速圆周运动（不计摩擦）圆心方向6.玻璃球沿透明碗的内壁做匀速圆周运动玻璃球所受内壁支持力在水平方向上的分力充当向心力F合＝Gtan

θ

1.向心力可以是重力、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。2.向心力是根据作用效果命名的，并不是一种新的性质的力。3.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。二、向心力的来源【例题1】.判断向心力的来源（1）绳子的一端系在光滑水平桌面上的O点，另一端系一小球，使小球在桌面上做匀速圆周运动。（2）木块随圆盘一起做匀速圆周运动。（3）汽车过凹形桥的底部和凸形桥的顶部时。（4）随圆筒做匀速圆周运动的物体GFNFFNmgF静mgFNmgFNGFfFN【例题2】.（多选）下列关于向心力的说法中正确的是()A．物体受到向心力的作用才可能做圆周运动B．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果来命名的，但受力分析时应该画出C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一种力或某几种力的合力D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢BCD向心力的大小与圆周运动的各物理量之间有什么样的关系呢？

如图所示，在绳子的一端拴一个小球，另一端握在手中。将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动。此时，小球所受的向心力近似等于手通过绳对小球的拉力。换用不同质量的小球，并改变小球转动的速度和绳的长度，感受向心力的变化。感受一下向心力猜想：向心力大小可能与小球质量、转动速度、转动半径有关。1.保持小球转动的速度和绳的长度不变，改变小球的质量，感受向心力的变化。2.保持绳的长度和小球的质量不变，改变小球转动的速度，感受向心力的变化。3.保持小球的质量和小球转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。分步感知:三、向心力的大小探究向心力大小的表达式1、体验向心力的大小猜想：向心力大小可能与______________________________有关物体质量、轨道半径、运动快慢2、演示实验：用向心力演示器演示简单介绍1.向心力大小与圆周运动的半径的关系：当物体的质量、角速度相同时，探究向心力大小与圆周运动半径的关系；2.向心力大小与物体的质量的关系：当物体的角速度、圆周运动的半径相同时，向心力大小与物体的质量的关系；3.向心力大小与物体的角速度的关系：当物体的质量、圆周运动的半径相同时，向心力大小与物体的角速度的关系；由实验可得1.向心力大小与圆周运动的半径的关系：2.向心力大小与物体的质量的关系：3.向心力大小与物体的角速度的关系：当物体的质量、角速度相同时，探究向心力大小与圆周运动半径的关系；当物体的角速度、圆周运动的半径相同时，向心力大小与物体的质量成正比；当物体的质量、圆周运动的半径相同时，向心力大小与物体的角速度成正比；综上：当F、m、w、r均取国际单位制时，系数k=1。理论表达式根据推导向心力的另一表达式：公式：Fn＝mω2r实验结论:物体做圆周运动需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。【例题3】.在光滑的水平面上，用长为l的细线拴一质量为m的小球，以角速度ω做匀速圆周运动。则下列说法中正确的是（）A．l、ω不变，m越大线越易被拉断B．m、ω不变，l越小线越易被拉断C．m、l不变，ω越大线越易被拉断D．m不变，l减半且角速度加倍时，线的拉力不变AC

【例题4】：小球做圆锥摆时，细绳长L，与竖直方向成θ

角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω

。O′OmgFTFθL小球做圆周运动的半径R=LsinθR解：小球的向心力由FT和G

的合力提供即：mgtanθ=mω2Lsin

θF向

=

mω2RF向

=

F=mgtanθ【例题5】.某机场行李传送装置如图甲所示，行李（看成质点）在弯道部分的运动视为匀速圆周运动，轨迹如图乙中圆弧AB所示。已知圆弧AB的长度l=1.5m,所对应的半径r=1.2m。质量m=10kg的行李从A运动到B的过程中，所用时间t=5s,求：（1）行李线速度的大小v；（2）行李所受向心力的大小F。【例题6】.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′转动，设绳长l＝10m，质点的质量m＝60kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离d＝4.0m，转盘逐渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角θ＝37°，不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin37°＝0.6,cos37°＝0.8，g取10m/s2，求质点与转盘一起做匀速圆周运动时：（1）绳子拉力的大小；

（2）转盘角速度的大小．（1）750NOOFnFtF合vFnFtvF合速度增大的圆周运动速度减小的圆周运动

匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终指向圆心；如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？切向力Ft

：沿着切线方向的力向心力Fn：沿着半径（或指向圆心）的力产生切向加速度，改变速度的大小产生向心加速度，改变速度的方向1、当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆心时，物体做变速圆周运动。四、一般的圆周运动vvvv【例题7】.

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。图甲、乙、丙、丁分别画出了汽车转弯时所受合力F的四种方向，你认为哪种是正确的？为什么？合力大致指向轨迹的弯曲方向，排除甲和丁，合力与速度夹角为锐角时，加速；合力与速度夹角为钝角时，减速。故选丙图。2、匀速圆周运动GNF3、变速圆周运动合力全部

提供向心力F合=

Fn合力的一部分

提供向心力OFnFtF合v解析：物体做加速曲线运动，合力不为零，A错误；物体做速度大小变化的圆周运动，合力不指向圆心(最低点除外)，合力沿半径方向的分力等于向心力，合力沿切线方向的分力使物体速度变大，即除在最低点外，物体的速度方向与合力方向的夹角始终为锐角，合力与速度不垂直，B、C错误，D正确。答案：D

【例题8】1、运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动。r1r2一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样，如何研究？2、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，表明它们具有不同的（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。五、一般的曲线运动1.实验的基本原理？2.实验需要的器材？rO'OθlhFTGF合3.实验需要测量的数据有哪些？如何测量？F合＝mgtanθ小球所需向心力验证：从运动的角度求得Fn；从受力的角度求得F合；将Fn和F合进行比较钢球、细线、白纸、秒表、直尺转n圈数所用时间t、h六、用