人教版新教材高中物理优质课件第六章-圆周运动-第二节-向心力.pptx
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1、新教材人教版高中物理课件新教材人教版高中物理课件第六章第六章圆周运动圆周运动2.向心力向心力自主自主预习预习新知新知导学导学合作合作探究探究释疑释疑解惑解惑课课 堂堂 小小 结结随随 堂堂 练练 习习1.理解向心力的概念理解向心力的概念,会分析向心力的来源。会分析向心力的来源。2.知道向心力大小与哪些因素有关知道向心力大小与哪些因素有关,并能利用向心力表达式并能利用向心力表达式进行计算。进行计算。3.理解变速圆周运动中合外力的作用效果。理解变速圆周运动中合外力的作用效果。课标定位课标定位1.通过实例分析通过实例分析,体会向心力概念的提出过程。体会向心力概念的提出过程。2.通过实验感受向心力的大
2、小与哪些因素有关通过实验感受向心力的大小与哪些因素有关,再通过实验再通过实验进一步探究向心力的大小与这些物理量的定量关系进一步探究向心力的大小与这些物理量的定量关系,体会体会科学探究的研究方法。科学探究的研究方法。素养阐释素养阐释返回目录返回目录返回目录返回目录一、向心力一、向心力1.定义定义:做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心圆心,这个这个指向指向圆心圆心的力就叫作向心力。的力就叫作向心力。2.对于做匀速圆周运动的物体对于做匀速圆周运动的物体,物体的速度大小不发生改变物体的速度大小不发生改变,因此因此,所受合力只改变速度的所受合力只改变速度的方向方向
3、。3.在分析物体受力时在分析物体受力时,能不能说物体还受一个向心力的作用能不能说物体还受一个向心力的作用?提示提示:不能。因为向心力是根据力的作用效果命名的不能。因为向心力是根据力的作用效果命名的,它不它不是某种确定性质的力是某种确定性质的力,它是由某个力或者几个力的合力提供它是由某个力或者几个力的合力提供的。的。返回目录返回目录二、向心力的二、向心力的大小大小 2.根据向心力大小的表达式根据向心力大小的表达式,分析做匀速圆周运动的物体分析做匀速圆周运动的物体,当当半径比较大的时候半径比较大的时候,向心力比较大还是比较小向心力比较大还是比较小?提示提示:依据向心力大小的表达式分析向心力大小时必
4、须采用依据向心力大小的表达式分析向心力大小时必须采用控制变量的方法控制变量的方法,根据公式根据公式Fn=m ,v一定时一定时,r越大越大,Fn越小越小;根根据公式据公式Fn=m2r,一定时一定时,r越大越大,Fn越大。越大。返回目录返回目录3.在利用向心力演示器定量研究向心力大小与物体的质量、在利用向心力演示器定量研究向心力大小与物体的质量、速度和轨道半径的关系时速度和轨道半径的关系时,采用什么方法采用什么方法?提示提示:控制变量法。控制变量法。返回目录返回目录三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点1.变速圆周运动变速圆周运动做变速圆周运动的物体的做变
5、速圆周运动的物体的向心力向心力一般不等于其所受合力。一般不等于其所受合力。合力可以分解为两个相互垂直的分力合力可以分解为两个相互垂直的分力:(1)跟圆周相切的分力跟圆周相切的分力Ft,只改变速度的只改变速度的大小大小。(2)指向圆心的分力指向圆心的分力Fn,提供物体做圆周运动所需的向心力提供物体做圆周运动所需的向心力,只改变速度的只改变速度的方向方向。返回目录返回目录2.一般的曲线运动一般的曲线运动(1)一般的曲线运动一般的曲线运动:运动轨迹既不是运动轨迹既不是直线直线也不是也不是圆周圆周的曲的曲线运动。线运动。(2)处理方法处理方法:可以把这条曲线分割为许多很短的小段可以把这条曲线分割为许多
6、很短的小段,质点质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。这样在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。这样,在分在分析质点经过曲线上某位置的运动时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就可以采用圆周运动的分析方法来处理。分析方法来处理。返回目录返回目录提示提示:成立。向心力公式成立。向心力公式Fn=m 或或Fn=m2r不仅适用于匀不仅适用于匀速圆周运动速圆周运动,也适用于变速圆周运动和一般的曲线运动。也适用于变速圆周运动和一般的曲线运动。返回目录返回目录【思考讨论】【思考讨论】1.判断下列说法的正误。判断下列说法的正误。(1)向心力和重力、弹力一样向心力和重力、弹力一样,是
7、性质力。是性质力。()(2)向心力可以是物体受到的某一个力向心力可以是物体受到的某一个力,也可以是物体受到也可以是物体受到的合力。的合力。()(3)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。()答案答案:(1)(2)(3)返回目录返回目录2.分析图中小球的受力情况分析图中小球的受力情况,说出合力的方向与线速度的方说出合力的方向与线速度的方向有什么关系向有什么关系?合力的作用效果是什么合力的作用效果是什么?提示提示:题图中小球受绳的拉力、水平地面的支持力和重力的题图中小球受绳的拉力、水平地面的支持力和重力的作用作用,合力等于绳对小球的拉力。合力的方向沿半径指向圆合力
8、等于绳对小球的拉力。合力的方向沿半径指向圆心心,与线速度的方向垂直与线速度的方向垂直,合力的作用效果是改变线速度的方合力的作用效果是改变线速度的方向。向。返回目录返回目录3.如图所示如图所示,用手拉细绳使小球用手拉细绳使小球在在光滑光滑水平地面上做匀速圆周运动水平地面上做匀速圆周运动,在在半径不变的条件下半径不变的条件下,减小减小旋转的旋转的角速度角速度,感觉手拉绳的力怎样变化感觉手拉绳的力怎样变化?在在角速度不变的条件下增大旋转半径角速度不变的条件下增大旋转半径,手拉绳的力怎样变化手拉绳的力怎样变化?在旋转半径、角速度相同的情况下在旋转半径、角速度相同的情况下,换用不同质量的球换用不同质量的
9、球,手拉手拉绳的力有什么不同绳的力有什么不同?提示提示:变小变小;变大变大;手对质量大的球的拉力比对质量小的球的手对质量大的球的拉力比对质量小的球的拉力大拉力大。返回目录返回目录4.什么情况下质点做速度越来越大的圆周运动什么情况下质点做速度越来越大的圆周运动,什么情况下什么情况下质点做速度越来越小的圆周运动质点做速度越来越小的圆周运动?提示提示:当合力与速度的夹角为锐角时当合力与速度的夹角为锐角时,质点做速度越来越大质点做速度越来越大的圆周运动的圆周运动;当合力与速度的夹角为钝角时当合力与速度的夹角为钝角时,质点做速度越来质点做速度越来越小的圆周运动。越小的圆周运动。返回目录返回目录返回目录返
10、回目录 知识知识点点一一 对对匀速圆周运动向心力的理解匀速圆周运动向心力的理解问题引领问题引领如图所示如图所示,汽车正在匀速率转弯汽车正在匀速率转弯。(1)汽车的向心力是由什么力提供的汽车的向心力是由什么力提供的?(2)物体做圆周运动时物体做圆周运动时,它所受的合力就是向心力吗它所受的合力就是向心力吗?返回目录返回目录提示提示:(1)汽车匀速率转弯汽车匀速率转弯,向心力由摩擦力提供。向心力由摩擦力提供。(2)不一定。在匀速圆周运动中不一定。在匀速圆周运动中,物体所受的合力就是向心物体所受的合力就是向心力力,该合力的大小不变但方向时刻改变该合力的大小不变但方向时刻改变;在非匀速圆周运动中在非匀速
11、圆周运动中,物体所受合力不指向圆心物体所受合力不指向圆心,合力沿半径方向的分力提供向心合力沿半径方向的分力提供向心力力,改变速度的方向改变速度的方向,合力在切线方向上的分力改变速度的大合力在切线方向上的分力改变速度的大小。小。返回目录返回目录归纳提升归纳提升1.向心力的特点向心力的特点(1)方向方向:方向时刻在变化方向时刻在变化,始终沿半径指向圆心始终沿半径指向圆心,与线速度的与线速度的方向垂直。方向垂直。心力大小不变心力大小不变;在非匀速圆周运动中在非匀速圆周运动中,其大小随速率其大小随速率v的变化而的变化而变化变化。返回目录返回目录2.向心力的作用效果向心力的作用效果由于向心力的方向与物体
12、运动方向始终垂直由于向心力的方向与物体运动方向始终垂直,故向心力不改故向心力不改变线速度的大小变线速度的大小,只改变线速度的方向。只改变线速度的方向。3.向心力的来源向心力的来源几个常见实例分析几个常见实例分析返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录返回目录典型例题典型例题【例题【例题1】(多选多选)下列关于向心力的说法正确的是下列关于向心力的说法正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力做匀速圆周运动的物体其向心力即为
13、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做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力返回目录返回目录解析解析:物体因受向心力而做圆周运动物体因受向心力而做圆周运动,A错误。因向心力始终错误。因向心力始终垂直于速度方向垂直于速度方向,所以它不改变线速度的大小所以它不改变线速度的大小,只改变线速度只改变线速度的方向的方向,B正确。匀速圆周运动所受合外力指向圆心正确。匀速圆周运动所受合外力指向圆心,全部用全部用来提供向心力来提供向心力,C正确。非匀速圆周运动中正确。非匀速圆周运动中,是合外力指向圆是合外力指向圆心的分力提供向心力心的分力提供向心力,D错误。错误。答案答案:BC误
14、区警示误区警示向心力向心力不是具有特定性质的某种力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作任何性质的力都可以作为向心力为向心力,受力分析时不能添加向心力。受力分析时不能添加向心力。返回目录返回目录【变式训练【变式训练1】有一个惊险的杂技节目叫有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁飞车走壁”,杂技杂技演员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底部做速度较小、半演员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底部做速度较小、半径较小的圆周运动径较小的圆周运动,通过逐步加速通过逐步加速,圆周运动的半径逐步增大圆周运动的半径逐步增大,最后能以较大的速度在竖直的壁上做匀速圆周运动最后能以较大的速度在竖直的壁上做匀速圆周运动,
15、这时使这时使摩托车和人整体做匀速圆周运动的向心力是摩托车和人整体做匀速圆周运动的向心力是()A.圆筒壁对摩托车的静摩擦力圆筒壁对摩托车的静摩擦力B.筒壁对摩托车的弹力筒壁对摩托车的弹力C.摩托车本身的动力摩托车本身的动力D.重力和摩擦力的合力重力和摩擦力的合力返回目录返回目录解析解析:在竖直壁上的摩托车受三个力作用在竖直壁上的摩托车受三个力作用,其中竖直方向上其中竖直方向上重力与摩擦力是一对平衡力重力与摩擦力是一对平衡力,水平方向上筒壁对摩托车的弹水平方向上筒壁对摩托车的弹力提供了摩托车和人整体做匀速圆周运动的向心力力提供了摩托车和人整体做匀速圆周运动的向心力,选项选项B正正确。确。答案答案:
16、B返回目录返回目录知识知识点点二二 向心力向心力公式的应用公式的应用问题引领问题引领如图所示如图所示,飞机在空中水平面内做匀速圆周运动飞机在空中水平面内做匀速圆周运动,小球在光小球在光滑漏斗内壁上做匀速圆周运动。试分析滑漏斗内壁上做匀速圆周运动。试分析:飞机和小球分别受到哪些力的作用飞机和小球分别受到哪些力的作用?它们的向心力分别由它们的向心力分别由什么力提供什么力提供?返回目录返回目录提示提示:飞机受到重力、推力、阻力和升力的作用飞机受到重力、推力、阻力和升力的作用,重力和升重力和升力的合力提供向心力力的合力提供向心力;小球受漏斗内壁的弹力和重力的作用小球受漏斗内壁的弹力和重力的作用,二者的
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