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人教版 (2019)必修 第二册2 向心力评课课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册2 向心力评课课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了导入新课，绳对小球的拉力，始终指向圆心，交流讨论，向心力的概念，绳对玩具火车的拉力，重力与拉力的合力，向心力，梳理深化，巩固提升等内容，欢迎下载使用。
思考：王亚平给小球一个初速度，从作用效果上分析，哪个力使小球不沿直线飞出去，而是老老实实地绕固定点作圆周运动？这个力的方向指向哪里？
演示实验1：匀速向前运动的玩具火车突然被绳子拉住做圆周运动
问题1：对玩具火车受力分析，它都受到哪些力？从作用效果上分析，哪个力使物体不沿直线飞出去，而是老老实实地绕O点作圆周运动？这个力的方向指向哪里？
演示实验2：游乐场里有各种有趣的游戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。飞椅与人一起做匀速圆周运动。
问题2：对小球受力分析，小球受到哪些力？从作用效果上分析，哪个力（或哪个力的分力）使物体不飞出去，而是老老实实地绕O点作圆周运动？这个力的方向指向哪里？
问题3：问题1、2中的两个物体，使其做圆周运动的关键力有什么共同点？
物体做圆周运动都需要一个指向圆心的力
1、定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力。
2、方向：向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力。
3、效果力：向心力不是物体额外受到的力，它是由某个力或者几个力的合力提供的，是根据力的作用效果命名的。
4、向心力的作用效果：由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小，只改变线速度的方向。
5、向心力的来源：物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供。
注意：向心力不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力，受力分析时不能添加向心力。
例1、（多选）关于向心力的说法中正确的是（ ）A.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C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
练习1、如图所示，圆盘上物体随圆盘一起匀速转动，物体运动所需要的向心力由什么力提供？
圆盘上物体所需要的向心力由圆盘对它的指向圆心的静摩擦力提供
练习2、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随圆筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供（ ）A.重力B.弹力C.静摩擦力D.滑动摩擦力
1、提出问题：我们知道了物体做圆周运动需要向心力，那向心力的大小是多大呢？向心力与我们上一节所学的线速度、角速度、半径等因素存在怎样的关系呢？
2、分组实验（感受向心力与角速度和半径的关系）：如图所示，绳子的一端拴一个小球，绳上离小球重心20cm的地方打一个绳结A，40cm的地方打另一个绳结B，一位同学操作，另一位同学计时。
2、分组实验（感受向心力与角速度和半径的关系）操作1、手握绳结A，使小球在水平方向做匀速圆周运动，每秒运动1周。体会此时绳子拉力大小。
操作3、改为手握绳结B，使小球在水平方向上每秒运动2周。体会此时绳子拉力大小。
操作2、手握绳结A，使小球在水平方向上每秒运动2周。体会此时绳子拉力大小。
问题1：物体做圆周运动所需要的向心力大小可能会与哪些因素有关？
问题2：要研究向心力大小与几个物理量的关系，应采用什么实验方法？
可能与圆周运动的角速度、半径、物体的质量有关
3、分组实验（探究向心力大小的表达式） 首先阅读P28—P29实验：向心力演示器的文字说明。
操作3、使皮带处于半径不相同的左右两塔轮上，根据上节所学可知两者的角速度不相同，取质量相等的两小球，分别放置于半径相同的横臂的挡板上，匀速转动手柄1，观察露出的标尺格数。加快转速，观察露出的标尺格数的比例关系。
实验现象：半径、质量相等，向心力与角速度平方成正比
4、规律总结：根据你所观察到的实验现象，回答以下问题：问题1：在控制变量的情况下，向心力大小与各相关因素分别有什么关系？
向心力与半径、质量、角速度平方成正比
问题2：你能写出向心力的大小计算公式吗？
问题3：根据 推导，向心力与线速度的关系式是什么？
5、实际应用：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，如何做线易被拉断？
若m、ω不变，l越大线越易被拉断；
若l、ω不变，m越大线越易被拉断；
若m、l 不变，ω越大线越易被拉断。
例2、如图所示，在光滑杆上穿着两个小球m1、m2，有m1＝2m2，用细线把两球连起来，当盘架匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动，此时两小球到转轴的距离r1与r2之比为（ ）A．1∶1 B．1∶C．2∶ 1 D．1∶2
练习2、质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为（ ）A．B．C．D．不能确定
练习3、未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力．为达到上述目的，下列说法正确的是（ ）A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小
问题1：荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千向下荡时，小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
小朋友做的是变速圆周运动
问题2：绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式 还适用吗？
小朋友荡到最低点时，绳子拉力与重力的合力指向悬挂点。
公式 仍然适用。
其他位置，合力不指向悬挂点。
问题3：向心力公式 对变速圆周运动成立吗？
成立。向心力公式 不仅适用于匀速圆周运动，也适用于变速圆周运动和一般的曲线运动。
问题4：让小球在竖直面内做圆周运动，分析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小的圆周运动？
合力与速度的夹角为锐角时，质点的速度越来越大
合力与速度的夹角为钝角时，质点的速度越来越小
1、变速圆周运动变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力，合外力一般产生两个方面的效果：（1）合外力F跟圆周相切的分力Ft，只改变速度的大小（2）合外力F指向圆心的分力Fn，只改变速度的方向
2、一般曲线运动的处理方法 一般曲线运动，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段圆弧。圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径。
这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理。
例3、如图所示，质量为1 kg的小球用细绳悬挂于O点，将小球拉离竖直位置释放后，到达最低点时的速度为2 m/s，已知球心到悬点的距离为1 m，重力加速度g＝10 m/s2，求小球在最低点时对绳的拉力的大小。
代入数据得F＝14 N
小球对绳的拉力与绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力，所以小球在最低点时对绳的拉力大小为14 N。
练习5、如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直。当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是（ ）A.当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为cB.当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力C.当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为aD.当转盘减速转动时，P受摩擦力方向可能为b
做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力
向心力的方向始终指向圆心
只改变线速度方向，不改变线速度大小
向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供
Ft只改变速度的大小，Fn只改变速度的方向
单杠运动员做“单臂大回环”的动作过程中，质量为60 kg的体操运动员，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动，此过程中运动员在最低点时手臂受到的拉力至少为多少？
（运动员到达最低点的速度为 ，r为人的重心到单杠的距离）
——花样滑冰中的圆周运动
思考：王亚平给小球一个初速度，从作用效果上分析，哪个力使小球不沿直线飞出去，而是老老实实地绕固定点作圆周运动？这个力的方向指向哪里？
演示实验1：匀速向前运动的玩具火车突然被绳子拉住做圆周运动
问题1：对玩具火车受力分析，它都受到哪些力？从作用效果上分析，哪个力使物体不沿直线飞出去，而是老老实实地绕O点作圆周运动？这个力的方向指向哪里？
演示实验2：游乐场里有各种有趣的游戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。飞椅与人一起做匀速圆周运动。
问题2：对小球受力分析，小球受到哪些力？从作用效果上分析，哪个力（或哪个力的分力）使物体不飞出去，而是老老实实地绕O点作圆周运动？这个力的方向指向哪里？
问题3：问题1、2中的两个物体，使其做圆周运动的关键力有什么共同点？
物体做圆周运动都需要一个指向圆心的力
1、定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力。
2、方向：向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力。
3、效果力：向心力不是物体额外受到的力，它是由某个力或者几个力的合力提供的，是根据力的作用效果命名的。
4、向心力的作用效果：由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小，只改变线速度的方向。
5、向心力的来源：物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供。
注意：向心力不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力，受力分析时不能添加向心力。
例1、（多选）关于向心力的说法中正确的是（ ）A.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C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
练习1、如图所示，圆盘上物体随圆盘一起匀速转动，物体运动所需要的向心力由什么力提供？
圆盘上物体所需要的向心力由圆盘对它的指向圆心的静摩擦力提供
练习2、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随圆筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供（ ）A.重力B.弹力C.静摩擦力D.滑动摩擦力
1、提出问题：我们知道了物体做圆周运动需要向心力，那向心力的大小是多大呢？向心力与我们上一节所学的线速度、角速度、半径等因素存在怎样的关系呢？
2、分组实验（感受向心力与角速度和半径的关系）：如图所示，绳子的一端拴一个小球，绳上离小球重心20cm的地方打一个绳结A，40cm的地方打另一个绳结B，一位同学操作，另一位同学计时。
2、分组实验（感受向心力与角速度和半径的关系）操作1、手握绳结A，使小球在水平方向做匀速圆周运动，每秒运动1周。体会此时绳子拉力大小。
操作3、改为手握绳结B，使小球在水平方向上每秒运动2周。体会此时绳子拉力大小。
操作2、手握绳结A，使小球在水平方向上每秒运动2周。体会此时绳子拉力大小。
问题1：物体做圆周运动所需要的向心力大小可能会与哪些因素有关？
问题2：要研究向心力大小与几个物理量的关系，应采用什么实验方法？
可能与圆周运动的角速度、半径、物体的质量有关
3、分组实验（探究向心力大小的表达式） 首先阅读P28—P29实验：向心力演示器的文字说明。
操作3、使皮带处于半径不相同的左右两塔轮上，根据上节所学可知两者的角速度不相同，取质量相等的两小球，分别放置于半径相同的横臂的挡板上，匀速转动手柄1，观察露出的标尺格数。加快转速，观察露出的标尺格数的比例关系。
实验现象：半径、质量相等，向心力与角速度平方成正比
4、规律总结：根据你所观察到的实验现象，回答以下问题：问题1：在控制变量的情况下，向心力大小与各相关因素分别有什么关系？
向心力与半径、质量、角速度平方成正比
问题2：你能写出向心力的大小计算公式吗？
问题3：根据 推导，向心力与线速度的关系式是什么？
5、实际应用：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，如何做线易被拉断？
若m、ω不变，l越大线越易被拉断；
若l、ω不变，m越大线越易被拉断；
若m、l 不变，ω越大线越易被拉断。
例2、如图所示，在光滑杆上穿着两个小球m1、m2，有m1＝2m2，用细线把两球连起来，当盘架匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动，此时两小球到转轴的距离r1与r2之比为（ ）A．1∶1 B．1∶C．2∶ 1 D．1∶2
练习2、质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为（ ）A．B．C．D．不能确定
练习3、未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”，如图所示。当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力．为达到上述目的，下列说法正确的是（ ）A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小
问题1：荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千向下荡时，小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
小朋友做的是变速圆周运动
问题2：绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式 还适用吗？
小朋友荡到最低点时，绳子拉力与重力的合力指向悬挂点。
公式 仍然适用。
其他位置，合力不指向悬挂点。
问题3：向心力公式 对变速圆周运动成立吗？
成立。向心力公式 不仅适用于匀速圆周运动，也适用于变速圆周运动和一般的曲线运动。
问题4：让小球在竖直面内做圆周运动，分析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小的圆周运动？
合力与速度的夹角为锐角时，质点的速度越来越大
合力与速度的夹角为钝角时，质点的速度越来越小
1、变速圆周运动变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力，合外力一般产生两个方面的效果：（1）合外力F跟圆周相切的分力Ft，只改变速度的大小（2）合外力F指向圆心的分力Fn，只改变速度的方向
2、一般曲线运动的处理方法 一般曲线运动，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段圆弧。圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径。
这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理。
例3、如图所示，质量为1 kg的小球用细绳悬挂于O点，将小球拉离竖直位置释放后，到达最低点时的速度为2 m/s，已知球心到悬点的距离为1 m，重力加速度g＝10 m/s2，求小球在最低点时对绳的拉力的大小。
代入数据得F＝14 N
小球对绳的拉力与绳对小球的拉力是一对作用力和反作用力，所以小球在最低点时对绳的拉力大小为14 N。
练习5、如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直。当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是（ ）A.当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为cB.当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力C.当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为aD.当转盘减速转动时，P受摩擦力方向可能为b
做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力
向心力的方向始终指向圆心
只改变线速度方向，不改变线速度大小
向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供
Ft只改变速度的大小，Fn只改变速度的方向
单杠运动员做“单臂大回环”的动作过程中，质量为60 kg的体操运动员，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动，此过程中运动员在最低点时手臂受到的拉力至少为多少？
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