《向心力》教學(xué)課件1

2向心力學(xué)習(xí)目標思維導(dǎo)圖1.理解向心力的概念,知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。2.掌握向心力的表達式,并會分析計算實際情景中的向心力。3.知道變速圓周運動中向心力是合外力的一個分力,知道合外力的作用效果。必備知識自我檢測一、向心力1.定義:做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心,這個指向圓心的力就叫向心力。2.方向:始終指向圓心,由于方向時刻改變,所以向心力是變力。3.效果:向心力只改變速度的方向。4.來源:向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的,它是由某個力或者幾個力的合力提供的。二、向心力的大小必備知識自我檢測三、變速圓周運動和一般的曲線運動的受力特點1.變速圓周運動變速圓周運動所受合力一般不等于向心力,合力一般產(chǎn)生兩個效果:(1)跟圓周相切的分力Ft,Ft與速度方向相同或相反,只改變速度的大小。(2)指向圓心的分力Fn,Fn與速度方向垂直,只改變速度的方向。2.一般的曲線運動的處理方法(1)定義:運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動。(2)處理方法:一般的曲線運動,可以把曲線分割成許多很短的小段,每一小段可看作一小段圓弧,研究質(zhì)點在這一小段的運動時,可以采用圓周運動的分析方法進行處理,如圖所示。必備知識自我檢測1.正誤辨析(1)做勻速圓周運動的物體所受的向心力是恒力。(

)解析:向心力的方向在任何時刻都指向圓心,故方向不斷變化,所以向心力一定是變力。答案:×(2)向心力可以由重力或彈力等來充當,是效果力。(

)答案:√(3)向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小。(

)解析:向心力時刻指向圓心,與速度方向始終垂直,故只改變速度方向,不改變速度大小。答案:√必備知識自我檢測(4)圓周運動中,合力等于向心力。(

)解析:只有在勻速圓周運動中合力才等于向心力。答案:×(5)變速圓周運動的向心力并不指向圓心。(

)答案:×(6)做變速圓周運動的物體所受合力的大小和方向都改變。(

)答案:√必備知識自我檢測2.(2020江蘇啟東中學(xué)高一上學(xué)期期末)如圖為某運動員在短道速滑比賽中轉(zhuǎn)彎的精彩瞬間。假定此時他正沿圓弧形彎道勻速率滑行,則他(

)A.所受的合力為零,做勻速運動B.所受的合力恒定,做勻加速運動C.所受的合力恒定,做變加速運動D.所受的合力變化,做變加速運動解析:運動員做勻速圓周運動,所受合力時刻變化,加速度時刻變化,D正確。答案:D探究一探究二探究三探究四對向心力的理解情境導(dǎo)引如圖所示為我國著名雙人滑選手申雪、趙宏博在比賽中,趙宏博拉著申雪的手使其在冰面上做勻速圓周運動,申雪的速度方向時刻改變,什么力改變了其速度的方向?要點提示:是趙宏博對申雪的拉力在水平方向的分力,也可以說是申雪受到的合力。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四知識歸納1.向心力的方向無論是否為勻速圓周運動,其向心力總是沿著半徑指向圓心,方向時刻改變,故向心力是變力。2.向心力的作用效果改變線速度的方向。3.向心力來源分析(1)向心力是根據(jù)力的作用效果命名的,它可以由重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力提供,也可以由它們的合力提供,還可以由某個力的分力提供。(2)物體做勻速圓周運動的條件:合外力大小不變,方向始終與線速度方向垂直且指向圓心。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四畫龍點睛

向心力不是具有特定性質(zhì)的某種力,任何性質(zhì)的力都可以作為向心力,做勻速圓周運動的物體,所受的合力提供向心力。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四實例引導(dǎo)例1如圖所示,一圓盤可繞過圓盤的中心O且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動,在圓盤上放一小木塊A,它隨圓盤一起運動——做勻速圓周運動,則關(guān)于木塊A的受力,下列說法正確的是(

)A.木塊A受重力、支持力和向心力B.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力,摩擦力的方向與木塊運動方向相反C.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力,摩擦力的方向指向圓心D.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力,摩擦力的方向與木塊運動方向相同隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四解析:由于圓盤上的木塊A在豎直方向上沒有加速度,所以,它在豎直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木塊在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,其所需向心力由靜摩擦力提供,且靜摩擦力的方向指向圓心O。答案:C隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四規(guī)律方法

分析向心力來源的幾種典型實例

隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四變式訓(xùn)練1(2020浙江溫州十五校聯(lián)合體高一上學(xué)期期末)如圖所示是游樂園轉(zhuǎn)盤游戲,游客坐在勻速轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)盤上,與轉(zhuǎn)盤相對靜止,關(guān)于他們的受力情況和運動趨勢,下列說法中正確的是(

)A.游客在勻速轉(zhuǎn)動過程中處于平衡狀態(tài)B.游客受到重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用C.游客受到的靜摩擦力方向沿半徑方向指向圓心D.游客相對于轉(zhuǎn)盤的運動趨勢與其運動方向相反隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四解析:游客做勻速圓周運動,合力指向圓心,不為零,故不是平衡狀態(tài),A錯誤;對游客受力分析,受到重力G、支持力FN、摩擦力Ff,向心力不是固定的某種力,受力分析時不能分析,B錯誤;摩擦力Ff充當向心力,向心力指向圓心,故靜摩擦力方向沿半徑方向指向圓心,C正確;游客相對于轉(zhuǎn)盤的運動趨勢和其受到的摩擦力方向相反,故是背離圓心,而游客是做圓周運動,運動方向沿軌跡切線方向,所以兩者是垂直關(guān)系,D錯誤。答案:C隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四向心力的大小情境導(dǎo)引如圖所示,在繩的一端系一個小球,另一端用手捏住繩頭讓小球在光滑的桌面上做勻速圓周運動。這時,你牽繩的手有什么感覺?如果增大或減小球的角速度,手的感覺有什么變化?如果增大或減小小球的質(zhì)量,手的感覺有什么變化?如何定量分析影響向心力的因素?要點提示:牽繩的手會感覺到繩子拉力的作用。角速度增大或減小,手感覺到的拉力變大或變小;小球質(zhì)量增大或減小,手感覺到的拉力變大或變小;可以通過實驗定量分析影響向心力的因素。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四實驗:探究向心力大小與質(zhì)量、半徑、角速度的關(guān)系【實驗?zāi)康摹?.探究向心力大小與質(zhì)量、半徑、角速度的關(guān)系。2.學(xué)會用控制變量法探究物理規(guī)律?！緦嶒炘砼c設(shè)計】1.實驗的基本思想——控制變量法。在物理實驗中,根據(jù)實驗需求,要注意使實驗過程中的不同變量保持不變。2.設(shè)計思路。(1)若要討論向心力與質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)控制半徑、角速度不變。(2)若要討論向心力與半徑的關(guān)系,應(yīng)控制質(zhì)量、角速度不變。(3)若要討論向心力與角速度的關(guān)系,應(yīng)控制質(zhì)量、半徑不變。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四【實驗器材】

向心力演示器、天平、質(zhì)量不等的若干小球等。【實驗過程】

一、實驗步驟1.測量質(zhì)量:分別用天平測量各小球的質(zhì)量,并做標記。2.調(diào)節(jié)兩輪角速度:用皮帶連接半徑相同的兩個塔輪,以確保運動過程中角速度不變。3.放置小球:將兩質(zhì)量不同的小球分別放于長槽和短槽上,調(diào)整小球的位置,使兩球的轉(zhuǎn)動半徑相同。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四4.收集數(shù)據(jù):轉(zhuǎn)動手柄,觀測向心力的大小和質(zhì)量的關(guān)系。5.改變半徑:換成兩質(zhì)量相同的小球,分別放于長槽和短槽上,增大長槽上小球的轉(zhuǎn)動半徑。轉(zhuǎn)動手柄,觀察向心力的大小和半徑的關(guān)系。6.改變小球的角速度:將質(zhì)量相同的兩小球分別置于長槽和短槽上,確保兩小球半徑相同,用皮帶連接半徑不同的兩個塔輪,根據(jù)兩個塔輪半徑關(guān)系求解小球做圓周運動的角速度的關(guān)系。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四二、數(shù)據(jù)收集與分析1.列F、m數(shù)據(jù)收集表格把不同質(zhì)量的小球放在長槽和短槽內(nèi),確保小球的軌道半徑和角速度相同,把小球的向心力和質(zhì)量填在下表中:2.作F-m圖像以F為縱坐標、m為橫坐標,根據(jù)數(shù)據(jù)作F-m圖像,用曲線擬合測量點,找出規(guī)律,分析F與m的關(guān)系。實驗序號12345質(zhì)量

向心力

隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四3.列F、r數(shù)據(jù)收集表格把相同質(zhì)量的小球分別放在長槽和短槽內(nèi),確保小球的質(zhì)量和角速度相同,把小球的向心力和半徑填在下表中:4.作F-r圖像以F為縱坐標、r為橫坐標,根據(jù)數(shù)據(jù)作F-r圖像,用曲線擬合測量點,找出規(guī)律,分析F與r的關(guān)系。實驗序號12345半徑

向心力

隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四5.列F、ω數(shù)據(jù)收集表格把相同質(zhì)量的小球分別放長槽和短槽內(nèi),確保小球的質(zhì)量和半徑相等,把小球的向心力和角速度以及角速度的二次方填在下表中:6.作F-ω2圖像以F為縱坐標、ω為橫坐標,根據(jù)數(shù)據(jù)作F-ω2圖像,用曲線擬合測量點,找出規(guī)律,分析F與ω2的關(guān)系。實驗序號12345角速度ω

角速度的二次方ω2

向心力

隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四【實驗結(jié)論】

(1)在半徑和角速度相同時,向心力與質(zhì)量成正比。(2)在質(zhì)量和角速度相同時,向心力與半徑成正比。(3)在半徑和質(zhì)量相同時,向心力與角速度的二次方成正比。通過歸納和推導(dǎo),可得向心力的表達式:隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四實例引導(dǎo)例2(2020陜西西安一中月考)用如圖所示的裝置可以探究做勻速圓周運動的物體需要的向心力的大小與哪些因素有關(guān)。(1)本實驗采用的科學(xué)方法是

。

A.控制變量法 B.累積法C.微元法 D.放大法(2)通過本實驗可以得到的結(jié)果是

。

A.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度成正比B.在質(zhì)量和半徑一定的情況下,向心力的大小與線速度的大小成正比C.在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比D.在質(zhì)量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成反比隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四解析:(1)在本實驗中,使半徑、角速度和質(zhì)量這三個物理量中的兩個保持不變,來研究向心力與第三個物理量之間的關(guān)系,故采用控制變量法,A正確。(2)通過控制變量法,得到的結(jié)果為在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質(zhì)量成正比,所以選項C是正確的。答案:(1)A

(2)C隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四變式訓(xùn)練2(2020福建三明期末)如圖所示,在驗證向心力公式的實驗中,質(zhì)量相同的鋼球①、②分別放在A盤和B盤的邊緣,A、B兩盤的半徑之比為2∶1,a、b分別是與A盤、B盤同軸的輪,a輪、b輪半徑之比為1∶2,當a、b兩輪在同一皮帶帶動下勻速轉(zhuǎn)動時,鋼球①、②受到的向心力之比為(

)A.2∶1 B.4∶1C.1∶4 D.8∶1隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四答案:D隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四勻速圓周運動的特點及解題方法情境導(dǎo)引如圖所示,飛機在空中水平面內(nèi)做勻速圓周運動;在光滑漏斗內(nèi)壁上,小球做勻速圓周運動。試分析:(1)飛機和小球受到哪些力的作用?它們的向心力由什么力提供?(2)若知道飛機和小球做圓周運動的半徑,如何求得飛機和小球運動的速度大小?隨堂檢測探究一探究二探究三探究四要點提示:(1)飛機受到重力和空氣對飛機的作用力,二者的合力提供向心力;小球受筒壁的彈力和重力作用,二者的合力提供向心力。(2)計算飛機和小球的速度需要知道它們做圓周運動的半徑、所受的合力以及它們的質(zhì)量。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四知識歸納勻速圓周運動問題的解答步驟隨堂檢測探究一探究二探究三探究四實例引導(dǎo)例3如圖所示是雙人花樣滑冰運動中男運動員拉著女運動員做圓周運動的精彩場面。觀眾有時會看到女運動員被男運動員拉著離開冰面在空中做圓錐擺運動,若女運動員做圓錐擺運動時和豎直方向的夾角約為θ,女運動員的質(zhì)量為m,轉(zhuǎn)動過程中女運動員的重心做勻速圓周運動的半徑為r,求:(1)男運動員對女運動員的拉力大小。(2)男運動員轉(zhuǎn)動的角速度。隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四點撥以女運動員為研究對象,受到重力和男運動員對她的拉力作用,這兩個力的合力提供向心力,其做圓周運動的平面在水平面內(nèi)。根據(jù)牛頓第二定律求解。解析:設(shè)男運動員對女運動員的拉力大小為F,女運動員受力如圖所示,則Fcos

θ=mgFsin

θ=mω2r隨堂檢測第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)第六章2向心力—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二冊課件(共46張PPT)探究一探究二探究三探究四規(guī)律方法

勻速圓周運動問題的解題策略1.知道物體做圓周運動軌道所在的平面,明確圓心和半徑是解題的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.分清向心力的來源,明確向心力是由什么力提供的。3.根據(jù)線速度、角速度的特點,選擇合適的公式列式求解。隨堂檢測探究一探究二探究三探究四變式訓(xùn)練3(2020江蘇蘇州實驗中學(xué)月考)如圖所示,系在細線上的小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運動。若小球做勻速圓周運動的軌道半徑為R,細線的拉力等于小球重力的n倍,則小球的(

)隨堂檢測探究一探究二探究三探究四答案:C隨堂檢測探究一探究二探究三探究四隨堂檢測變速圓周運動和一般的曲線運動情境導(dǎo)引蕩秋千是小朋友很喜歡的游戲,當秋千由上向下蕩時:(1)此時小朋友做的是勻速圓周運動還是變速圓周運動?(2)繩子拉力與重力的合力指向懸掛點嗎?運動過程中,公式要點提示:(1)小朋友做的是變速圓周運動。(2)小朋友蕩到最低點時,繩子拉力與重力的合力指向懸掛點,在其他位置,合力不指向懸掛點。運動過程中公式

仍然適用。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測知識歸納1.變速圓周運動(1)受力特點:變速圓周運動中合外力不指向圓心,合力F產(chǎn)生改變速度大小和方向兩個作用效果。即(2)向心力公式:某一點的向心力仍可用

公式求解,只不過v、ω都是指那一點的瞬時物理量。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測2.一般曲線運動的處理方法在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時,把包含該位置的曲線上的一小段看成某個圓周的一部分,對該部分用

求解。只是不同位置對應(yīng)的“圓周運動”的“圓心”和“半徑”不同。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測實例引導(dǎo)例4如圖所示,質(zhì)量為1kg的小球用細繩懸掛于O點,將小球拉離豎直位置釋放后,到達最低點時的速度為2m/s,已知球心到懸點的距離為1m,重力加速度g取10m/s2,求小球在最低點時對繩的拉力大小。探究一探究二探究三探究四隨堂檢測解析:小球在最低點時做圓周運動的向心力由重力mg和繩的拉力FT提供(如圖所示)根據(jù)牛頓第二定律有FT-mg=解得FT=14

N由牛頓第三定律知,小球在最低點時對繩的拉力大小為14

N。答案:14N探究一探究二探究三探究四隨堂檢測變式訓(xùn)練4(2020重慶巴蜀中學(xué)期中)如圖所示,輕繩一端系一小球,另一端固定于O點,在O點正下方的P點釘一顆釘子,使懸線拉緊與豎直方向成一角度θ,然后由靜止釋放小球,當懸線碰到釘子時(