高中物理人教版必修二第五章 《向心力》课件

高中物理新人教版 必修２系列课件 5.7 《向心力》 新课标要求 • （一）知识与技能 • 1、理解向心力的概念。 • 2、知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义， 并能用来进行计算。 • 3、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。 • （二）过程与方法 • 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，并理解公式的含义。 • （三）情感、态度与价值观 • 在实验中，培养动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能 力。 • 感受成功的快乐，体会实验的意义，激发学习物理的兴趣。 • ★教学重点 • 明确向心力的意义、作用、公式及其变形。 • ★教学难点 • 如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。 1、做匀速圆周运动的物体一定有加 速度吗？为什么？ 2、做匀速圆周运动的物体的加速度有 什么特点？写出向心加速度的公式。 3、做圆周运动的物体一定受力吗？ 思考： 做圆周运动的物体的受力有什么特点？ 受力的方向和大小如何确定？ 花样滑冰 水平光滑平面 小球在水平面内做匀速圆周运动 小球在水平面内做匀速圆周运动 小球在水平面内做匀速圆周运动 小球在水平面内做匀速圆周运动 小球在水平面内做匀速圆周运动 N G F 1、小球受哪些力的作用？ 2、这几个力的合力是什么？沿什么方向？ 这个合力起什么作用？ v F v F v F F v 做匀速圆周运动的 物体，合外力指向 圆心，与速度V垂 直 2、方向：总指向圆心，与速度垂直，方 向不断变化。 3、效果：只改变速度方向，不改变速度大小。 一、向心力 1、定义：做匀速圆周运动的物体一定受 到一个指向圆心的合力，这个力叫做向心 力。 注意： 1、向心力是根据效果命名的力，并不 是一种新的性质的力。 2、向心力的来源：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。 G Ff FN G T F θ 总结 分析向心力来源的思路 • 明确研究对象 • 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 • 进行受力分析，分析指向圆心方向的合力 即向心力。 向心力的大小与 哪些物理量有关呢？ 探究向心力的大小： 1、提出问题：向心力的大小与哪些因素有关？ 2、猜想假设： Fn与m、r、ω有关 3、设计实验： 4、进行实验：控制变量法 保持r、m一定 Fn与ω的关系 保持m、ω一定 Fn与r的关系 保持r、ω一定 Fn与m的关系 5、得出结论： 保持r、m一定 Fn ∝ω2 保持m、ω一定 Fn∝ r 保持r、ω一定 Fn ∝m Fn ＝kmω2r 向心力演示器 1、公式：Fn = mrω2 二、向心力的大小 = mv2/r = mr(2π/T)2 2、单位： m－kg r－m ω－rad/s v－m/s T－s Fn－N 匀速圆周运动的受力特点： • 方向始终指向圆心，不断改变 • 大小保持不变 三、变速圆周运动和一般曲线运动 阅读课本P53－P54思考回答以下问题： 1、变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？ 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ 2、怎么分析研究一般的曲线运动？ 1、做变速圆周运动的物体所受的力 F Fn Ft Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. 加 速 2、处理一般曲线运动的方法： 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.注意到这点区 别之后，在分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分析方法进行处理了. r1 r2 例1：关于向心力说法中正确的是（ ） A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力； B、向心力不改变速度的大小； C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的； D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以 外的一种新的力 B 例2 甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比 为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同时间内甲 转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为 （ ） A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16 C 把一个小球放在漏斗中，晃动漏斗，可以使小球 沿光滑的漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动， 如图，小球的向心力是什么力提供的？ 例3、 解析：小球受力分析如图。 G F 可见，向心力是重 力G和支持力F的合 力提供的.也可以 认为是支持力F在 水平方向的分力提 供的 上题中，若小球转动的角速度为ω，如图倾角为 α，试求小球做圆周运动的半径。 解析：小球受力分析如图。 mg F 可知小球做圆周运动的向 心力Fn为是重力G和支持 力F的合力，有： Fn=mg tanα = mrω2 解得：r = g tanα/ω2 α 如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖 在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮 不落下，则圆筒的角速度至少多大？ 练习 解析：小橡皮受力分析如图。 小橡皮恰不下落时，有： Ff=mg 其中：Ff=μFN 而由向心力公式： FN=mω2r 解以上各式得： G Ff FN r g ＝ 知识小结 • 向心力 方向 大小 效果 来源 注意：匀速圆周运动和非匀速圆周运动 的区别和联系。 方法总结 • 学会分析向心力的来源 • 学会利用向心力公式解决圆周运动问题 • 一般曲线运动的研究方法。 1、阅读课本P53的实验和P54的做一做，试设 计一个实验,探索物体做匀速圆周运动时所需 要的向心力与哪些因素有关. 思路: (1)设计一个可以方便地改变实验变量的匀速圆周 运动,例如,与匀速圆周运动相关的物理量(质量、半径、 线速度等)在实验过程中可以取不同的数值. (2)采用控制变量法实验,让其中的某几个变量保持 不变,研究物体所受合力与其他量的关系. (3)将不同情况下的研究结果加以比较,综合得出结 论. 作业： 2、基础训练：P41 A4 B2