向心力ppt学习资料
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57《向心力》(共38张PPT)
5.7 《向心力》
做对的事情比把事情做对 更重要
思考：
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？ 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
解析：小球受力分析如图。 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： F
Fn=mg tanα =
mrω2
mg
α
解得：r = g tanα/ω2
练习
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？
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
学.科.网
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
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？
N F
G
F
做匀速圆周运动的 物体，合外力指向 圆心，与速度V垂 直
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、怎么分析研究一般曲线运动？
1、做变速圆周运动的物体所受的力
Ft F Fn
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.
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.
做对的事情比把事情做对 更重要
思考：
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？ 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
解析：小球受力分析如图。 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： F
Fn=mg tanα =
mrω2
mg
α
解得：r = g tanα/ω2
练习
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？
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
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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
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？
N F
G
F
做匀速圆周运动的 物体，合外力指向 圆心，与速度V垂 直
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、怎么分析研究一般曲线运动？
1、做变速圆周运动的物体所受的力
Ft F Fn
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.
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.
向心力课件
用细线拴住小球 在光滑水平面内 做匀速圆周运动
线的拉力提供 向心力，F＝T
示意图
物体随转盘 转盘对物体 做匀速圆周 的静摩擦力 运动，且相 提供向心 对转盘静止 力，F＝f 小球在细线 重力和细线 作用下，在 的拉力的合 水平面内做 力提供向心
圆周运动 力，F＝F合
特别提醒 (1)向心力不是具有特定性质的某种力，任何
ω＝vr＝ gLLtasinnααsinα＝ Lcgosα，
小球运动的周期T＝2ωπ＝2π 答案 (1)mg/cosα
Lcosα g.
(2) gLtanαsinα
g
Lcosα
(3) Lcosα 2π
g
二、变速圆周运动和一般的曲线运动 典例2 一辆汽车在水平公路上转弯，沿曲线由M向N行 驶，速度逐渐增加，下图中分别画出了汽车转弯时所受合力F 的四种方向，下列选项中正确的是( )
(2)当B对地面恰好无压力时，则有FT′＝Mg，拉力FT′
提供A做圆周运动所需的向心力
FT′＝mω12R，
ω1＝
FmT′R ＝
mMRg＝20 rad/s.
即当B对地面恰好无压力时，A的角速度应为20 rad/s.
答案 (1)30 N (2)20 rad/s
性质的力都可以作为向心力，受力分析时不分析向心力．
(2)公式F＝mω2r＝m
v2 r
既适用于匀速圆周运动，也适用于
变速圆周运动．
(3)匀速圆周运动中，合力提供向心力；非匀速圆周运动
中，合力不一定指向圆心，合力沿半径的分力充当向心力．
二、变速圆周运动和一般的曲线运动 1．变速圆周运动：物体做圆周运动，它的线速度大小不 断改变，这种圆周运动称为变速圆周运动． 做变速圆周运动的物体所受合力并不指向圆心，这个力F 可以分解成互相垂直的两个分力，跟圆周相切的分力Ft和指向 圆心的分力Fn.
向心力 课件
【思路点拨】 向心力不是物体实际受到的力，而是由某些 力来充当、提供向心力，其公式为 F＝mvr2，由此可以分析.
【解析】 衣服做圆周运动受重力、桶壁的弹力和静摩擦力
作用，故 A 正确；衣服做圆周运动，靠弹力提供向心力，由 FN ＝mrω2 知，转速增大，则桶壁对衣服的弹力增大，故 B、C 正确； 在竖直方向上，衣服受重力和静摩擦力平衡，转速增大，静摩擦
【答案】 AD
【思路点拨】 最低点物体在竖直方向上受到重力和支持力 作用，水平方向上受到摩擦力作用，是由重力和支持力的合力提 供向心力，根据向心力公式可以求出支持力大小，再根据滑动摩 擦力的公式可以计算摩擦力大小.
【解析】 在最低点由速度和向心力公式可知，a＝vr2，F 向 ＝mvr2，A 正确，B 错误；在最低点：FN－mg＝mvr2，FN＝mg＋ mvr2，C 错误；由滑动摩擦力公式可知：Ff＝μFN＝μmg＋vr2，D 正确.
(2)物体做减速圆周运动 如图 2 所示，物体受到的合力 F 与速度方向的夹角大于 90°. 同理，Ft 使物体减速，Fn 使物体改变运动方向.
5.处理一般的曲线运动的方法 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动， 称为一般的曲线运动.处理一般的曲线运动时，可以 把曲线分割成许多小段，每一小段可看成一段小圆 弧，把曲线当成许多半径不同的圆处理，如图所示.
要点 1|向心力来源的实例分析 1.“向心力”由重力(万有引力)提供，如图甲所示. 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，它的向心力由地球对 卫星的万有引力提供.
2.“向心力”由弹力提供，如图乙所示.物体在光滑平面上， 在绳的拉力作用下做匀速圆周运动，拉力(弹力)提供向心力.
3.“向心力”由摩擦力提供，如图丙所示.物体随转盘做匀速 圆周运动，摩擦力提供向心力.
向心力PPT学习课件PPT课件
3、测 t 时不能太久
O
θ
l h
r O'
4、启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动
第15页/共28页
做变速圆周运动的物体所受的力—链球运动
F
O
第16页/共28页
思变 匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终
考速 圆
指当向沿圆圆心周；运如动果的一物个体沿所圆受周的运合动力的不物指体向所圆受心的时合， 力物不体指做向变圆速心圆，周还运能动做。匀速圆周运动吗？
Ff=mg
其中：Ff=μFN 而由向心力公式：
FN=mω2r
解以上各式得：＝
g
r
Ff FN
G
第26页/共28页
小
结
1、向心力的方向： 指向圆心
2、向心力的作用效果： 改变速度的方向
3、向心力的大小
Fn=mvr 2 Fn=m rω2 Fn =m4Tπ22r
4、变速圆周运动中的合力并非向心力
在匀速圆周运动中合力充当向心力
3、向心力的大小
Fn=mvr 2 Fn=m rω2 Fn =m4Tπ22r
4、变速圆周运动中的合力并非向心力
在匀速圆周运动中合力充当向心力
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匀速圆周运动
N F
G
变速圆周运动
Ft
v
F合 Fn O
合力全部 提供向心力
合力部分 提供向心力
第19页/共28页
一
般 曲
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可
线 以称为一般曲线运动。
运 动
一般曲线运动
各个地方的弯
r2
曲程度不一样，
如何研究？
r1
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。在分析 质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周 运动的分析方法进行处理。
向心力课件ppt
自行车轮的向心力分析
总结词
稳定与控制
详细描述
自行车轮高速旋转时，车轮外侧的点具有较 大的速度，因此受到较大的向心力。而车轮 内侧的点速度较小，受到的向心力也较小。 这使得车轮在旋转过程中趋于稳定，不会被 离心力所破坏。同时，通过控制车轮的旋转 速度和半径，可以控制自行车行驶的稳定性 和平衡性。
汽车过弯的向心力考虑
03
天体运动的向心力分析
总结词
天体运动受到向心力的影响，使它们沿着圆形或椭圆形的轨 道运动。
详细描述
天体运动受到的向心力是万有引力与速度平方的乘积，这个 力将天体束缚在圆形或椭圆形的轨道上。通过分析天体运动 的向心力，我们可以了解天体运动的规律和特点。
地球的向心力分析
总结词
地球上不同位置的物体受到的向心力大 小不同，导致地球上物体的重量和重力 加速度也不同。
太空旅游
向心力的研究也为太空旅游提供了可能性，未来人们可能会利用向心力 在太空中进行更远距离的旅行。
向心力与未来娱乐
虚拟现实游戏
向心力可以用于开发更逼真的虚 拟现实游戏，让玩家感受到真实 的失重或超重体验，增强游戏的
娱乐性和吸引力。
主题公园体验
向心力原理也可以被用于设计更 刺激的主题公园项目，例如旋转 式过山车或者模拟飞行体验，让 游客体验到前所未有的刺激感。
单位与量纲
• 向心力的单位是牛顿(N)，量纲是力的单位。在计算向心力时，需要使用物体的质量和速度的平方以及半径进行计算。
向心力的产生原因
• 向心力是由于物体在圆周运动中不断改变速度的方向而产生 的。由于速度是矢量量纲，因此物体在圆周运动中不仅有切 向速度，还有法向速度。切向速度使物体的速度大小发生变 化，而法向速度使物体的速度方向发生变化。因此，在圆周 运动中，物体受到一个指向圆心的法向加速度，这个加速度 不断改变物体的速度方向，从而产生了向心力。
人教版高中物理必修二 5.6向心力(共28张PPT)
7、向心力的大小
根据牛顿第二定律： F ma
n
n
Fn
m v2 r
m 2 r
mvFn
m
4
T
2 2
r
例1.用细线拴一球做匀速圆周运动，下列说法中正 确的是
A 在线速度一定情况下，线越长越易断
B 在线速度一定情况下，线越短越易断 C 在角速度一定情况下，线越长越易断
D 在角速度一定情况下，线越短越易断
向心力
【思维引导】 由牛顿运动定律知：物体做圆周运动，必然要 受到外力的作用。
那么，是怎样的力使物体做圆周运动呢？
【实验探究】 在下列圆周运动中，感受……
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，这个合力叫做向心力。
2、方向：总是沿着半径指向圆心.方向时刻改变, 因此向心力是变力。
②滚筒洗衣机衣服跟着滚筒转动。
物块做匀速圆周运动时，
ω
Ff
合力提供向心力，即桶对
物块的支持力。
FN G
F向= F合= FN
③小球在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)
θ
T
F
图2
G
小球重力和绳拉力的合力提供向心力
分
析 ④物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动
向
心
力
ω FN
的
来
源
O Ff
F向= F合= Ff
3、作用：只改变速度方向，不改变速度大小。
物体做匀速圆周运动的条件：物体做圆周运 动，合力大小不变，方向始终指向圆心。
4、匀速圆周运动的实例分析—向心力来源
下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别 由什么力提供？
①人造地球卫星绕地球运动时；
2.2向心力 (共42张PPT)
一、感受向心力 1．向心力 做匀速圆周运动的物体受到与速度方向不在同一直线上的 合力作用，这个力总是沿着半径指向 圆心 ，叫做向心力。 2．向心力的大小 (1)实验探究 ①探究目的：探究向心力大小 F 与质量 m、角速度 ω 和半 径 r 之间的关系。
②实验方法： 控制变量法 。 ③实验过程 a．保持 ω、r 相同，研究向心力 F 与小球质量之间的关系。 b．保持 m、r 相同，研究向心力 F 与角速度 ω 之间的关系。 c．保持 ω、m 相同，研究向心力 F 与半径 r 之间的关系。 ④实验结论：做匀速圆周运动所需向心力的大小，在质量和 角速度一定时，与半径成 正 比；在质量和半径一定时，与角速度 的平方成 正 比；在半径和角速度一定时，与质量成 正 比。
答案：3.14 rad/s 1.53 m 15.1 m/s2
圆周运动中的动力学问题
[典例] 如图 2211 所示，水平转盘上放 有质量为 m 的物块，当物块到转轴的距离为 r 时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳中张力 为零)。已知物块与转盘间最大静摩擦力是其重 图 2211 力的 k 倍，当绳中张力达到 8kmg 时，绳子将被拉断。求：
图 228
由 ar 图像可以看出：a 与 r 成正比还是反比，要看是 ω 恒定还是 v 恒定。 3．向心加速度公式也适用于非匀速圆周运动，在变速 圆周运动(速度大小变化)中，物体的加速度不指向圆心，该 加速度沿圆心方向的分量是向心加速度。
[典例]
如图 229 所示， 一个大轮通过皮带
拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮的 半径是小轮的 2 倍，大轮上的一点 S 与转动轴的
[答案]
4 m/s2 24 m/s2
常用向心加速度的计算公式及关系
1．关于向心加速度，下列说法中正确的是 A．向心加速度是描述线速度变化快慢的物理量
科学探究：向心力-课件ppt
（3）向心力由谁提供？ 提示：向心力指向圆心，本题中指向圆心的力是静摩 擦力，静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反。
【解析】选C。两人做匀速圆周运动，合力指向圆心，不为零， 故不处于平衡状态，A错误；对任一人受力分析，重力与支持力 二力平衡，合力等于摩擦力，充当向心力，向心力是效果力， 不能与性质力同时分析，B错误；摩擦力充当向心力，运动员受 到的摩擦力方向指向圆心，C正确；运动员受到的摩擦力方向与 其运动趋势方向相反，故是背离圆心，而运动员做圆周运动， 运动方向沿切线方向，所以二者是垂直关系，D错误。
【实验器材】 J2130向心力演示仪、天平、质量不相等的若干小球等。
【实验原理与设计】 1.实验的基本思想——控制变量法。 （1）变量的控制要求。 在物理实验中，要注意控制实验过程中的不同量。
（2）设计思路。 ①若要讨论向心力与质量的关系，应控制_半__径__、_角__速__度__
不变。 ②若要讨论向心力与半径的关系，应控制_质__量__、_角__速__度__
【补偿训练】 如图所示，一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周
运动，则关于老鹰受力的说法正确的是（ ）
A.老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用 B.老鹰受重力和空气对它的作用力 C.老鹰受重力和向心力的作用 D.老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用
【解析】选B。老鹰在空中做圆周运动，受重力和空气 对它的作用力的作用，两个力的合力充当它做圆周运 动的向心力。向心力是根据力的作用效果命名的，不 是物体实际受到的力，在分析物体的受力时，不能将 其作为物体受到的力。选项B正确。
科学探究：向心力
向心力与向心加速度
一、向心力
1.定义：做匀速圆周运动的物体受到了指向_圆__心__的合
力，这个力叫作向心力。 2.方向：始终指向_圆__心__，总是与速度方向_垂__直__，时
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（2）演示实验：用向心力演示器演示 方法:控制变量法
1.F与m的关系 保持r、ω一定
m大，F也大
2.F与r的关系 保持m、ω一定
r大，F也大
3.F与ω的关系 保持r、m一定
ω大，F也大
结论: 向心力的大小F与物体质量m、圆 周半径r和角速度ω都有关系
公式：F＝m rω2
根据 v 推导向心力的另一表达式 r
想一想 小球受哪些力？合外力有何特点？
小球受力分析：
FN OO F
G
FN与G相抵消，所以合力为F
V
小球受力分析：
F OO F
F
V
V
结论： 做匀速圆运动的小球， 合外力指向圆心，与速度V垂直
卫星绕地球运行 V
F
F
F
V
V
结论： 做匀速圆运动的卫星， 合外力方向指向圆心（地心）， 与速度V垂直
一.向心力
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到 的指向圆心的合外力，叫向心力。
2.特点：方向始终与V垂直，指向圆心。
方向时刻发生变化，是变力 例
注意：
1、向心力通常由重力、弹力、摩
擦力中的某一个力，或者是某个力 V
的分力，或几个力的合力所提供。 2、向
向心力
引入
新课
例题
小结
作业
复习提问
• 什么是匀速圆周运动? 匀速圆周运动是
• “匀速”的含义是什么？ 变速曲线运动
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
▪那么物体所受的外力有何特点？ 加速度又怎样呢？
看一看
向心力
轻绳栓一小球,在光滑水平 面做匀速圆周运动。
七 向心力
看一看
轻绳栓一小球,在光滑水平 面做匀速圆周运动。
F m v2 r
加速度
介绍: 向心力演示仪
小
FN
球
静
止
G
介绍: 向心力演示仪
手 推 档 板
介绍: 向心力演示仪
匀
速
FN
圆
F
F´
周
运
动
G
（1）体验向心的大小
a：拉住绳的一端，让大橡皮塞尽量做匀速 圆周运动，保持转动的半径不变，改变转动 的快慢，体会绳的拉力与转动快慢的关系；
b：改变转动的半径，保持转动的快慢不变， 体会绳的拉力与转动半径的关系；
F
把向心力当作一个独立的力。 V
V
V
3.作用效果:
只改变V的方向,不改变
F OO F
V的大小
F
V
V
为什么？
因为在运动方向上所受的合外 力为0，这个方向上的加速度也 为0，所以速度大小不变，只改 变速度方向。
4.向心力大小：
（1）体验向心力的大小
猜想：向心力大小可能与 _质_量__、__半__径__、_角__速__度__ 有关
c：用同样的半径和同样的转动快慢让小橡皮 塞与大橡皮塞做匀速圆周运动，体会绳的拉 力与质量的关系
作业
1.F与m的关系 保持r、ω一定
m大，F也大
2.F与r的关系 保持m、ω一定
r大，F也大
3.F与ω的关系 保持r、m一定
ω大，F也大
结论: 向心力的大小F与物体质量m、圆 周半径r和角速度ω都有关系
公式：F＝m rω2
根据 v 推导向心力的另一表达式 r
想一想 小球受哪些力？合外力有何特点？
小球受力分析：
FN OO F
G
FN与G相抵消，所以合力为F
V
小球受力分析：
F OO F
F
V
V
结论： 做匀速圆运动的小球， 合外力指向圆心，与速度V垂直
卫星绕地球运行 V
F
F
F
V
V
结论： 做匀速圆运动的卫星， 合外力方向指向圆心（地心）， 与速度V垂直
一.向心力
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到 的指向圆心的合外力，叫向心力。
2.特点：方向始终与V垂直，指向圆心。
方向时刻发生变化，是变力 例
注意：
1、向心力通常由重力、弹力、摩
擦力中的某一个力，或者是某个力 V
的分力，或几个力的合力所提供。 2、向
向心力
引入
新课
例题
小结
作业
复习提问
• 什么是匀速圆周运动? 匀速圆周运动是
• “匀速”的含义是什么？ 变速曲线运动
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
▪那么物体所受的外力有何特点？ 加速度又怎样呢？
看一看
向心力
轻绳栓一小球,在光滑水平 面做匀速圆周运动。
七 向心力
看一看
轻绳栓一小球,在光滑水平 面做匀速圆周运动。
F m v2 r
加速度
介绍: 向心力演示仪
小
FN
球
静
止
G
介绍: 向心力演示仪
手 推 档 板
介绍: 向心力演示仪
匀
速
FN
圆
F
F´
周
运
动
G
（1）体验向心的大小
a：拉住绳的一端，让大橡皮塞尽量做匀速 圆周运动，保持转动的半径不变，改变转动 的快慢，体会绳的拉力与转动快慢的关系；
b：改变转动的半径，保持转动的快慢不变， 体会绳的拉力与转动半径的关系；
F
把向心力当作一个独立的力。 V
V
V
3.作用效果:
只改变V的方向,不改变
F OO F
V的大小
F
V
V
为什么？
因为在运动方向上所受的合外 力为0，这个方向上的加速度也 为0，所以速度大小不变，只改 变速度方向。
4.向心力大小：
（1）体验向心力的大小
猜想：向心力大小可能与 _质_量__、__半__径__、_角__速__度__ 有关
c：用同样的半径和同样的转动快慢让小橡皮 塞与大橡皮塞做匀速圆周运动，体会绳的拉 力与质量的关系
作业