高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力教学课件ppt

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3.2 科学探究：向心力
这些物体为什么会做圆周运动？
①小球受哪些力？②小球的受力有何特点？
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
G
FN
F
小球受力分析：
O
FN与G互相平衡，所以合力为线的拉力F
F
G
O
若小球在绳的拉力作用下在竖直平面内作圆周运动，它的受力又有何特点？
结论：圆周切线方向的合外力用来改变线速度的大小，法线方向上的合外力用来改变线速度的方向。
1、定义：做圆周运动的物体一定要受一个始终指向圆心等效力的作用，这个力叫向心力。
一、向心力
（2）向心力的方向是沿着半径指向圆心，因此向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。
2、特点：
（1）向心力是根据力的作用效果来命名的力， 不是一种新的性质的力。它通常由重力、弹力、摩擦力来提供，或由这些力的合力或分力来提供。
（3）对做匀速圆周运动的物体，向心力就是物体所受合外力；对做变速圆周运动的物体，向心力就是物体沿法线方向上所受合外力。
物体随盘一起做匀速圆周运动
木块受到哪些力的作用？
木块做圆周运动所需向心力由什么力提供？
圆锥摆做匀速圆周运动
小球受到哪些力的作用？
向心力由什么力提供？
结论:向心力由拉力F和重力G的合力提供
人 造 卫 星 绕 地 球 运 行
玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动
G
FN
F合
4、向心力大小：
（1）演示实验：用向心力演示器演示
猜想：向心力大小可能与 _________________ 因素有关
质量、
半径、
角速度
向心力演示器的结构
工作原理
工作原理：小球向外压挡板，挡板对小球的反作用力指向转轴，提供了小球做匀速圆周运动的向心力，两力大小相等，同时小球压挡板的力使挡板另一端压缩套在轴上的弹簧，弹簧被压缩的格数可以从标尺中读出，即显示了向心力大小。
实验方法——控制变量法
1、F与m的关系
保持r、ω一定
保持ω 、m一定
3、F与ω 的关系
保持m、 r一定
2、F与r的关系
m大，F也大
ω 大，F也大
r大，F也大
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。
（1）向心加速度由谁产生？方向如何？
（3）怎样推导向心加速度的公式？
（2）加速度是描述速度变化快慢的物理量，那么向心加速度是描述什么的物理量？
阅读后思考？
向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量
向心加速度由向心力产生，据牛顿运动定律知道：这个加速度的方向与向心力的方向相同
二、向心加速度
推导: 向心加速度的大小与方向
根据牛顿第二定律: F合= m a
或
a与r究竟是成正比呢，还是成反比？
三、对匀速圆周运动的进一步认识
1、匀速圆周运动的特点：
是一种变加速曲线运动。
2、匀速圆周运动的性质：
ω、T、f恒定不变，v、a、 大小不变，方向时刻改变。
1 、关于向心力的说法中正确的是( )A.物体受到合外力指向圆心时物体做匀速圆周运动B.向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某一个力或某一个力的分力D.向心力只改变物体运动的方向，不可能改变物体运动的快慢
ABCD
练习
2、关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是（ ） A．由a= 可知，a与r成反比 B．由a= 可知，a与r成正比 C．由v= ωr 知，当ω恒定时V与r成正比 D．由ω=2πn 可知，ω与n成正比
AB
3、 长为L的细线，栓一质量为m的小球，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动（这种运动通常称为圆锥摆运动），如图所示，摆线L与竖直方向的夹角为Q。 求 ：（1）细线的拉力。（2）小球运动的线速度的大小。（3）小球运动的周期。
4、 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。则下列说法正确的是（ ）A．球A的线速度必定大于球B的线速度B．球A的角速度必定小于球B的角速度C．球A的运动周期必定小于球B的运动周期D．球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力
5、 一质量为m的物体，用长为L的细线悬挂于O点，在O点正下方L/2处钉有一根长钉，把悬线沿水平方向拉直后无初速释放，当细线碰到钉子瞬间（　 ）A．小球的线速度突然增大 B．小球的角速度突然增大C．小球的向心加速度突然增大 D．悬线拉力突然增大
课 堂 小 结
一、 向心力： ⑴ 大小： ⑵ 方向： 沿半径指向圆心,是变力 ⑶ 特点： F ⊥v , 方向不断变化 ⑷ 来源： 重力、弹力、摩擦力或几个力沿半径方向的合力
F=mrω2
二、 向心加速度: ⑴ 大小: a = rω2 或 ⑵ 方向: 沿半径指向圆心，方向不断 变化，是变加速运动。 ⑶ 物理意义: 表示速度方向变化快慢的物理量。