《新课标人教版高中物理必修二课件5.7 向心力》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标人教版高中物理必修二课件5.7 向心力（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摩天轮,汽车拐弯,导 入 新 课,行星做圆周运动,做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而沿着一个圆周运动？,第七节 向心力,（1）知识与技能 知道什么是向心力，理解匀速圆周运动的向心力大小不变，方向总是指向圆心。 知道向心力的来源 知道匀速圆周运动的向心力的公式，会解答有关问题。 养成探究物理问题的习惯，养成观察实验的能力和分析综合能力。,教 学 目 标,（2）过程与方法 要通过对物体做圆周运动的实例进行分析入手，从而认识到：做圆周运动的物体都必须受到指向圆心的力的作用，由此理解向心力的概念 通过充分讨论向心力来源、向心力大小可能与哪些因素有关，并设计实验进行探究活动 能通过思考交流，体验探究与
2、合作学习,（3）情感态度与价值观 领略到物理就在自己的身边，体验自然界的奇妙与和谐，发展好奇心与求知欲 在探究合作过程中，增强探究意识与合作意识，增强与人交流的意识 养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯 意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣 在用实验得出结论的过程中，逐步树立严谨科学的实验态度和正确的认识观,教学重难点,重点向心力概念和公式的建立。难点 探究学习向心力与哪些因素有关，设计实验、分析数据和推理得出结论,本 节 导 航,1. 向心力 2. 变速圆周运动和一般的曲线运动,1.向心力,环青海湖自行车赛,棒球运动,（1）自行车转弯处路面要做成倾斜的？
3、 （2）为什么链球离手后会沿直线（切线）飞出，运动员如何控制它飞出的方向？为什么链球转得越快，人就越站立不稳？,解析:圆周运动也是曲线运动，曲线运动的条件是力与速度不在一条直线上，这样力才能改变物体运动的方向。但链球出手后在重力作用下，做的是抛物线运动，而离手前就能做圆周运动，可见圆周运动物体的受力与抛体受力还有不同的地方。,匀速圆周运动是变速曲线运动,运动状态改变,一定受到外力,一定存在加速度,（1）用细线拉动一个小球甩动起来感受和观察小球的运动情况 分析： 若是小球的质量不考虑,分析其受力情况和其运动轨迹的情况? 若是小球的质量考虑,分析其受力情况和运动面的情况？,实验,解析,（1） 如果
4、不考虑质量的情况,F,F,F,v,v,v,O,特点： （1）方向时刻在变化 （2）总指向圆心 （3）时刻与速度方向垂直,（2）若是考略质量的情况,结论,（1）向心力：做匀速圆周运动的物体会受到一个始终指向圆心的等效的力的作用，这个力叫做向心力。 （2）向心力由拉力F和重力G的合力提供。,实验装置示意图,（2）在平面内做此实验,O,F,FN,G,受力分析知:小球做圆周运动的向心力由F提供。,静摩擦力使圆台上的人和物体一起做匀速圆周运动,火车转弯视频,（1）向心力只是按作用效果命名的，受力分析时不要把向心力当作一个独立的力（不是特殊的力）。 （2）向心力可能是弹力、重力、摩擦力、或者合力。 （3）
5、向心力的方向指向圆心 ，并且与运动方向垂直。,结论,（3）用向心力演示仪来做实验求向心力的大小,向心力演示器,解析,（1）保持两球的半径r和角速度相同，研究力和质量的关系 （2）保持两球的质量m和角速度相同，研究力和半径的关系 （3）保持两球的质量m和半径r相同，研究力和角速度的关系,（1）当r与不变时， F正比于m （2）当m与不变时， F正比于r （3）当m与 r不变时，F正比于2,结论,2.变速圆周运动和一般的曲线运动,（1）变速圆周运动 性质：变速圆周运动的物体，不仅线速度大小、方向时刻在改变，而且加速度的大小、方向也时刻在改变，也是变加速曲线运动 注意：匀速圆周运动也是变加速运动.,
6、特点：由于变速圆周运动的合力一般不指向圆心，所以变速圆周运动所受的合外力产生两个效果. 半径方向的分力：产生向心加速度而改变速度方向. 切线方向的分力：产生切线方向加速度而改变速度大小.,竖直平面内的圆周运动问题的分析： 竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动，高考中经常有这种模型，时常与能量及动量相结合。中学物理中只研究物体在最高点与最低点的两种情况.主要有以下两种类型：,考点,无支撑物的小球在竖直平面内最高点情况,小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力情况,（1）临界条件：小球达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于0，小球在最高点的向心力全部由重力来提供，这时有 式中的vmin是小球
7、通过最高点的最小速度，通常叫临界速度vmin.,（2）能通过最高点的条件：vvmin （3）不能通过最高点条件：vvmin ，注意:这是假设到最高点而做出一个v，其实球没到最高点就脱离了轨道或是沿原轨道返回或是做斜抛运动了.,有物体支撑的小球在离地面最高点情况.,小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力情况,临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰好能到最高点的临界速度vmin=0 当v=0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力N，其大小等于小球的重力，即N=mg； 当0v 时，杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随速度增大而减小，其取值范围是:0Nmg； 当v= 时，N=0； 当v 时，杆对小球有指
8、向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大.,一般曲线运动,云彩飘移做一般的曲线运动,定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动可以成为一般的曲线运动. 曲线运动速度与加速度： （1）物体曲线运动速度方向一定变化，因此速度一定变化，但速度大小可以不变。 （2）物体作曲线运动速度方向发生变化，一定存在加速度，但加速度不一定变化。,物体做什么运动是由合外力和速度来决定的 ？ （1）分析物体作什么运动，先要进行受力分析，然后分析合力与速度关系。 （2）物体作曲线运动的条件是： 合外力的方向(合力大小可以变)与速度方向不在一条直线。 合外力方向与速度方向夹角小于90，物体速率增大。 合外力方向与速度方向
9、夹角大于90，物体速率减小。,从力的角度研究了匀速圆周运动，知道了向心力的概念、特点、作用效果，以及各种情况向心力的来源，并通过实验研究了向心力的大小。,课 堂 小 结,高 考 链 接,（07江苏）假设太阳系中天体的密度不变，天体直径和天体之间距离都缩小到原来的一半，地球绕太阳公转近似为匀速圆周运动，则下列物理量变化正确的是（ ）,A.地球的向心力变为缩小前的一半 B.地球的向心力变为缩小前的1/16 C.地球绕太阳公转周期与缩小前的相同 D.地球绕太阳公转周期变为缩小前的一半,1. 如图所示，质量为m的物体与圆筒壁的动摩擦因数为，圆筒半径R，若要物体不下滑，圆筒旋转的角速度至少为_rad/s
10、.,课 堂 练 习,2. 如图所示，AB为一圆弧面，在B点轨道的切线是水平的，BC为水平轨道，一小球沿ABC轨道运动.已知其质量为m，轨道半径为R，小球过B点时的速度为v，则小球刚要到达B点时对轨道的压力大小为_，小球刚过B点时对轨道的压力大小为_.,mg+m,mg,3. 汽车驶过一凸形桥，为使在通过桥顶时，减小车对桥的压力，汽车应（ ） A. 以较慢的速度通过桥顶 B. 以较快的速度通过桥顶 C. 以较大的加速度通过桥顶 D. 以较小的加速度通过桥顶,4. 质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力大小是
11、（ ） A. B. mg C. 3mg D. 5mg,5. 如下图所示，轻杆OA长l0.5 m，在A端固定一小球，小球质量m0.5 kg，以O点为轴使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时，小球的速度大小为v0.4 m/s，求在此位置时杆对小球的作用力（g取10 m/s2）,解析： 方法一：先判断小球在最高位置时，杆对小球有无作用力，若有作用力，判断作用力方向如何.小球所需向心力F向mv2l0.5（0.4）20.5 N0.16 N,小球受重力mg0.510 N5 N,重力大于所需向心力，所以杆对小球有竖直向上的作用力F，以竖直向下为正方向，对小球有mgFF向解得：F4.84 N.,方法
12、二：设杆对小球有作用力F，并设它的方向竖直向下，则有: mgFmv2l 解得：Fmv2lmg4.84 N. 可见杆对小球有作用力，大小为4.84 N，方向与假设的方向相反，即竖直向上.,1. 解：由于地球在太阳的引力下作匀速圆周运动，设引力F；地球运动周期为T=365243600s=3.15107s由牛顿运动定律得F=3.581022N,问题与练习,2. 解：小球在漏斗壁上的受力分析如右图所示:小球所受重力G，漏斗壁对小球的支持力FN的合力提供了小球的向心力。,3. 解: （1）根据牛顿第二运动定律得:F=mr2=0.1420.1N=0.16N （2）甲的意见正确摩擦力的方向是与物体相对接触面运动的趋势方向相反。小物体在随转盘匀速运动的过程中，相对转盘有沿半径向外的运动趋势。,4.解：设小球的质量为m。钉子A与小球的距离为r，小球从一定高度下落的过程中，势能转化成动能，所以机械能守恒，通过最低点的速度为定值，设为v0。小球通过最低点时作半径为r的圆周运动，绳子的拉力FT和重力G的合力提供向心力，即 FT-G=mv2/r FT=G+mv2/r 在G、m 、v一定的情况下，r越小，FT越大，绳子越容易断。,5. 汽车在行驶中速度越来越小，所以汽车在轨迹的方向做减速运动，切线方向所受合外力方向,
