物理必修2向心力
2024秋季人教版高中物理必修第二册第六章圆周运动《向心力》
教学设计：2024秋季人教版高中物理必修第二册第六章圆周运动《向心力》教学目标（核心素养）1.物理观念：理解向心力的概念，掌握向心力是物体做圆周运动时所受合力的表现，明确向心力不是物体受到的某种新力，而是按效果命名的力。
2.科学思维：通过实例分析，学会运用牛顿第二定律分析圆周运动中向心力的来源，培养逻辑推理和问题解决能力。
3.科学探究：通过实验或模拟实验，观察不同条件下物体做圆周运动时的现象，探究向心力大小与哪些因素有关，提升科学探究能力。
4.科学态度与责任：认识圆周运动在日常生活和科学技术中的应用，如汽车转弯、天体运动等，激发探索自然规律的兴趣，培养用物理知识解决实际问题的意识。
教学重点•向心力的概念及其来源。
•理解和应用向心力公式F=mrv2=mrω2。
教学难点•理解向心力是效果力，不是物体实际受到的力。
•灵活运用向心力公式分析解决实际问题。
教学资源•多媒体课件（包含圆周运动视频、动画演示）。
•实验器材（如向心力演示器、小球、细绳、滑轮等）。
•教材、教辅资料及网络教学资源。
教学方法•讲授法结合演示法：通过教师讲解和实验演示，直观展示圆周运动及向心力的概念。
•探究学习法：引导学生设计实验，探究向心力大小与哪些因素有关。
•讨论交流法：组织学生分组讨论，分享对向心力理解的心得，促进思维碰撞。
教学过程导入新课•情境导入：播放一段汽车高速转弯时轮胎与地面摩擦产生响声的视频，提问学生：“为什么汽车能顺利转弯而不冲出路面？是什么力在起作用？”引发学生思考，引出圆周运动及向心力的概念。
新课教学1.概念建立：•讲解圆周运动的基本特点，强调物体做圆周运动时方向时刻改变，需要有力来改变其运动状态。
•引入向心力概念，解释向心力是使物体产生向心加速度、维持圆周运动所需的合力，不是物体实际受到的力，而是按效果命名的。
2.公式推导：•利用牛顿第二定律，从速度变化的角度推导向心力公式F=mrv2，解释公式中各物理量的含义。
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F1=
4m 2n2r t2
，钢球所受合力的表达式F2=
mg r h
。下面是一次实验得到的数据，代入上式
计算结果F1= 0.101N，F2= 0.098 N，图中细线与竖直方向的夹角θ 比较小，可认为tan
θ=sin θ。（g取9.80 m/s2，π2≈9.86，计算结果保留三位小数）
m/kg
r/m
n/转
Fn=mvr 2 Fn=m ω2r 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
当堂检测
1.如图所示是游乐园转盘游戏，游客坐在匀速转动的水平转盘上，与转盘相对静止，关于他 们的受力情况和运动趋势，下列说法中正确的是（ C ） A.游客在匀速转动过程中处于平衡状态 B.受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用 C.游客受到的静摩擦力方向沿半径方向指向圆心 D.游客相对于转盘的运动趋势与其运动方向相反
3.［多选］如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有
两个小球A和B紧贴内壁，且A球的质量为B球的2倍，分别在如图所示的水平面内做匀速
圆周运动，则（ AB ）
A.A球的线速度大于B球的线速度
B.A球的角速度小于B球的角速度
C.A球运动周期小于B球运动周期
D.A球对筒壁的压力小于B球对筒壁的压力
，由于mA=2mB，则知FA=2FB，根据牛顿第三定律得，小球对
筒壁的压力F′A=2F′B。
4.［多选］如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而
未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（ BC ）
A.物体所受弹力增大，摩擦力增大 B.物体所受弹力增大，摩擦力不变 C.物体所受弹力和加速度都增大 D.物体所受弹力增大，摩擦力减小
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2.向心力的特点 （1）向心力方向时刻发生变化（始终指向圆心且与
v
速度方向垂直）。
F OF
F v
（2）向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速
度大小。 （3）力是矢量，向心力的方向时刻发生改变，所以
v
向心力是变力。
一、向心力 2.向心力的特点
那么向心力是怎样产生的他是物体受到的吗？
rO ω
（4）向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性质的力来命名的。 （5）向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力 的合力来提供。
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( B )
A.重力
B.弹力
C.静摩擦力
D.滑动摩擦力
3.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？
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1.变速圆周运动的受力特点
F Fn
同时具有向心加速度和切向加速度的 圆周运动就是变速圆周运动 ，匀速 圆周运动切向加速度为零。
当物体做圆周运动的线速度逐渐减小 时，物体所受合力的方向与速度方向 的夹角是大于 90°还是小于 90°呢？
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 2.一般曲线运动的受力特点
向心力
学习目标
1．知道向心力，通过实例认识向心力的作用及向心力的来源 。 2．通过实验，理解向心力的大小与哪些因素有关，能运用向 心力公式进行计算。 3．知道向心加速度及其公式，能用牛顿第二定律分析匀速圆 周运动的向心力和向心加速度。
新课导入
高中物理必修二人教版2019第6章圆周运动2第2课时实验：探究向心力大小的表达式
和质量相等可知,两钢球转动的角速度之比为1∶3。因为靠
皮带传动,两变速塔轮的线速度大小相等,根据v=rω知,与皮带
连接的两变速塔轮的半径之比为3∶1,选项D正确。
十年寒窗磨利剑，
一朝折桂展宏图！
一、感受向心力
1.实验原理
如图所示,在绳子的一端拴一个小沙袋(或其他小物体),另一
端握在手中。将手举过头顶,使沙袋在水平面内做圆周运动。
此时,沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。
2.实验步骤
(1)在小沙袋的质量和角速度不变的条件下,改变小物体做
圆周运动的半径进行实验,比较向心力与半径的关系。
可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之
匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同
圆盘上,可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆
周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球
的压力提供。球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆作用使弹簧
测力套筒7下降,从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等
3.0
9.00
该同学对数据分析后,在图乙坐标系中作出了F-v2图线。
①描出上述5个点,并作出F-v2图线。
②若圆柱体运动轨迹半径r=0.2 m,由作出的F-v2图线可得圆
柱体的质量m=
kg(保留两位有效数字)。
答案:(1)B (2)①见解析 ②0.18
解析:(1)实验中探究向心力和线速度的关系时,保持圆柱体
转动半径相同,探究向心力与角速度的关系。
3.实验结论
在半径和角速度一定的情况下,向心力大小与质量成正比。
在质量和角速度一定的情况下,向心力大小与半径成正比。
第六节 向心力
第五章
曲线运动
如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀
速转动，小强站在距圆心为 r 处的 P 点不动．关于小强的受
力，下列说法正确的是
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A．小强在P点不动，因此不受摩擦力 作用 B．小强随圆盘做匀速圆周运动，其
重力和支持力充当向心力
第五章
曲线运动
C ．小强随圆盘做匀速圆周运动，盘对他的摩擦力充当
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a＝mBg/m
第五章
曲线运动
【特别提醒】(1)对做圆周运动的物体进行受力分析时，
注意以下几点：物体的受力应是实际受到的力，是性质力，
存在施力物体；不另外分析向心力； (2)列方程时要区分受到的力和物体做圆周运动所需的向 心力，利用题目条件灵活运用向心力表达式.
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第五章
曲线运动
第六节
向心力
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第五章
曲线运动
1．理解向心力的概念及其表达式的含义．
2 ．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计
算．
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3．知道向心力是效果力，会在实际问题中分析向心力来 源．
第五章
曲线运动
一、向心力 1．定义：做匀速圆周运动的物体受到 合力． 2．方向：始终指向 圆心
第五章
曲线运动
解析：衣物做匀速圆周运动的圆面在过衣物所在位置的 垂直于轴的平面内，圆心为与轴的交点．衣物受到重力、支
持力和静摩擦力，重力和静摩擦力在竖直方向上不可能充当
向心力，而支持力指向圆心，故支持力充当向心力， C 正 确． 答案：C
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2024秋季人教版高中物理必修第二册第六章圆周运动《向心力》
听课记录：2024秋季人教版高中物理必修第二册第六章圆周运动《向心力》一、教学目标（核心素养）•物理观念：理解向心力的概念，掌握向心力在圆周运动中的作用及其来源。
•科学思维：通过逻辑推理和实验观察，分析向心力与物体运动状态的关系，培养物理模型建构能力。
•科学探究：通过实验或实例分析，探究向心力对圆周运动稳定性的影响。
•科学态度与责任：培养严谨的科学态度和实事求是的精神，认识到向心力在日常生活和工程技术中的重要性。
二、导入•教师行为：展示一段视频或动画，展示不同物体在圆周运动中的运动状态，如过山车、摩天轮、自行车轮等。
引导学生观察并思考：“这些物体为什么能够持续做圆周运动而不被甩出？是什么力在起作用？”•学生活动：观看视频或动画，积极思考教师提出的问题，尝试从物理学的角度解释物体能够持续做圆周运动的原因。
•过程点评：通过直观的视频或动画导入，有效激发了学生的学习兴趣和探究欲望。
问题设置具有启发性，引导学生主动思考向心力的概念和作用。
三、教学过程3.1 向心力的概念•教师行为：讲解向心力的定义，即指向圆心、使物体产生向心加速度的力。
通过实例分析（如小球在细绳牵引下做圆周运动），解释向心力是如何产生并维持圆周运动的。
•学生活动：认真听讲，理解向心力的概念和产生原因。
通过笔记或思维导图等方式，整理所学知识。
•过程点评：教师通过实例讲解，使抽象的向心力概念变得具体可感。
学生积极参与，对向心力的理解更加深入。
3.2 向心力的来源•教师行为：引导学生分析不同圆周运动中向心力的来源。
例如，在水平面内的匀速圆周运动中，向心力由绳子的拉力或轨道的支持力提供；在竖直平面内的圆周运动中，向心力可能由重力和拉力的合力提供。
通过公式推导和实例分析，让学生明确向心力的具体计算方法。
•学生活动：分组讨论，针对不同圆周运动实例分析向心力的来源和计算方法。
通过小组讨论和合作学习，加深对向心力来源和计算方法的理解。
•过程点评：通过分组讨论和合作学习，学生不仅掌握了向心力的计算方法，还学会了如何将理论知识应用于实际问题中。
高中物理 必修第二册 第六章 2 第2课时 向心力的分析和向心力公式的应用
(2)如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么他所受摩擦力是否仍指向圆 心：________________。 解析 由分析知，小强在竖直方向上受力平衡。在水平方向上，当小强随 圆盘一起做变速圆周运动时，合力有沿平行切线方向的分力，不再指向圆 心，即小强所受摩擦力不再指向圆心。
目录
1．如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周
目录
荡秋千是小朋友很喜欢的游动。
()
(2)绳子拉力与小朋友受到的重力的合力指向悬挂点。
(3)小朋友在最低点时所受向心力最大。
()
× × () √
目录
2 素养浸润·提能力 互动探究 重难突破 目录
要点一 向心力的来源分析和计算
如图所示，在匀速转动的水平圆盘上有一个相对圆盘静止的物体。
运动。下列关于汽车转弯时的说法正确的是
()
A．汽车处于平衡状态
B．汽车的向心力由重力和支持力提供
C．汽车的向心力由摩擦力提供
D．汽车的向心力由支持力提供
解析：汽车转弯时存在向心加速度，运动状态不断变化，所以不是处
于平衡状态，故A错误；汽车在水平面内做匀速圆周运动，重力和支
持力都沿竖直方向，不可能提供向心力，所以提供向心力的一定是在
目录
对向心力来源的理解 (1)向心力是根据力的作用效果命名的。它可以由重力、弹力、摩擦力等各种
性质的力提供，也可以由它们的合力提供，还可以由某个力的分力提供。 (2)当物体做匀速圆周运动时，由于物体沿切线方向的加速度为零，即切线方
向的合力为零，物体受到的合力一定指向圆心，以提供向心力并产生向心 加速度。 (3)当物体做非匀速圆周运动时，其向心力为物体所受的合力在半径方向上的 分力，而合力在切线方向的分力则用于改变线速度的大小。 (4)物体做变速圆周运动过程中，物体受到的合力与速度方向的夹角为锐角时， 速率增大；物体受到的合力与速度方向的夹角为钝角时，速率减小。
2022年人教版高中物理必修二第六章圆周运动第2节向心力第1课时 向心力
第六章 圆周运动2．向心力 第1课时 向心力【课标定向】1．通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。
2．能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。
【素养导引】1．理解向心力的概念及其特点、表达式。
(物理观念)2．通过比较，知道变速圆周运动的合力与向心力的大小与方向。
(科学思维) 3．利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
(科学探究)一、向心力定义 做匀速圆周运动的物体受到总指向圆心的合力方向 始终沿着半径指向圆心 特点 只改变速度的方向 效果力 根据力的作用效果命名表达式F n ＝m v 2r＝m ω2r二、变速圆周运动和一般曲线运动 1．变速圆周运动合力的作用效果： 变速圆周运动的合力产生两个方向的效果：(1)跟圆周相切的分力F t ：与物体运动的方向平行，改变线速度的大小。
(2)指向圆心的分力F n ：与物体运动的方向垂直，改变线速度的方向。
2．一般曲线运动：(1)曲线运动：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，如图所示。
(2)处理方法：将曲线分割成为许多很短的小段，这样，质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。
[思考] 如图为公路自行车比赛中运动员正在水平路面上做匀速圆周运动。
若将运动员与自行车看成整体，则运动员转弯时所需向心力的来源如何？所受的合力方向及作用效果是什么？提示：运动员转弯时所需向心力由重力、支持力和地面对车轮的摩擦力的合力提供。
合力指向圆心，充当向心力，改变速度的方向。
如图，一辆汽车正匀速通过一段弯道公路。
判断以下问题：1．汽车受到的合力为零。
( ×)2．汽车做圆周运动的向心力由汽车的牵引力提供。
( ×)3．汽车做圆周运动的向心力既可以改变汽车速度大小，也可以改变汽车速度方向。
( ×)一、向心力的理解及来源分析如图所示，飞机在空中水平面内做匀速圆周运动；滑冰运动员在水平面内做匀速圆周运动。
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a n，则（例3、如图所示，地球绕轴以角速度ω旋转，A、B为球体上两点。
下列说法中正确的是（）A．A、B两点具有相同的角速度B．A、B两点具有相同的线速度
C．A、B两点具有相同的向心加速度
D．A、B两点的向心加速度方向都指向球心
例4、物体做匀速圆周运动时，下列关于物体受力情况的说法中正确的是
( )
A．必须受到恒力的作用 B．物体所受合力必须等于零
C．物体所受合力一定指向圆心
D．物体所受合力大小不变，方向不断改变
例5、如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，则关于摆球A的受力情况，下列说法中正确的是（）
A．摆球受重力、拉力和向心力的作用
B．摆球受拉力和向心力的作用
C．摆球受重力和拉力的作用
D．摆球受重力和向心力的作用
例6、如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周
运动，则A的受力情况是：（）
A．受重力、支持力
B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C．受重力、支持力、向心力、摩擦力 D．以上均不正确
例7、如图所示，为一皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上一点；左侧是一轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r。
c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上。
若传动过程中皮带不打滑，则：（）
A.a点和b点的线速度大小相等
B.a点和b点的角速度大小相等
C.a点和c点的线速度大小相等
D.a点和d点的向心加速度大小相等
【针对训练】
1、下列说法正确的是（）
A．匀速圆周运动是一种匀速运动．匀速圆周运动是一种匀变速运动C．匀速圆周运动是一种变加速运动
D．物体做圆周运动时其向心加速度垂直于速度方向，不改变线速度的大小
2、下列关于向心加速度说法正确的是（）
A．加速度越大，物体速率变化越快； B.在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的C．向心加速度的方向始终与速度方向垂直； D.在匀速圆周运动中向心加速度是恒量。
3、关于向心加速度的物理意义，下列说法正确的是（）
A它描述的是线速度方向变化的快慢 B.它描述的是周期变化快慢
C它是线速度大小变化的快慢 D.它描述的是角速度变化的快慢
L
m
θ
物体
∶
( )
与半
10、质量为m的木块从半球形的碗口下滑到碗底的过程中，如果由于摩擦力的作用，使得木块的速率不变，那么（）
Ａ．下滑过程中木块加速度为零 B．下滑过程中木块所受合力大小不变
C．下滑过程中木块受合力为零D．下滑过程中木块所受的合力越来越大。