2020年高中物理第六章圆周运动第2节向心力课件新人教版必修2
A．1∶9 B．3∶1 C．1∶3 D．1∶1 答案 (1)C (2)B (3)B
答案
解析 (1)研究向心力 Fn 与质量 m、角速度 ω、半径 r 的关系，需要先控 制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，采用控制变量法，应选 C。
(2)图中所展示的是两球质量相同，转动半径相同，皮带围绕在不同半径 的转轮上，其角速度不同，验证的是向心力的大小与角速度 ω 的关系，应选 B。
答案
解析 对于匀速圆周运动，向心力是物体实际受到的所有力的指向圆心 的合力，受力分析时不能再说物体受到向心力，故 A 错误，B 正确；再根据 力的合成求出合力大小，故 C、D 正确。
解析
典型考点三
实验探究向心力大小的表达式
3. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小 Fn 与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变
质量□(029)向相心同力大(填小“的相表同达”式或：“F不n＝相同□1”0 m)的ω2钢r 球或做Fn实＝验□ 。11 mvr2
。
3．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
变速圆周运动所受合力并不指向 □12 运动轨迹的圆心 ，合力一般产生
两个方面的效果：
线速度①合□1力4 越F来跟越圆大周相，切反的向分时力线F速t，度改变□线15速越度来的越□小13 大。小 ，Ft 与 v 同向时， ②合力 F 指向圆心的分力 Fn，提供物体做圆周运动所需的 □16 向心力，
则关于该行人的运动，下列说法正确的是( )
A．行人运动的线速度越来越大 B．行人所受的合力大小不变 C．行人运动的角速度越来越小 D．行人所受的向心力越来越大 答案 D
答案
解析 依题意 s＝kt，可知该行人运动的线速度大小不变，A 错误；由微 元法将行人沿螺旋线运动的每一小段视为圆周运动的一部分，轨道半径逐渐 减小，其向心力 Fn＝mvr2越来越大，线速度大小不变，在沿轨迹切线方向的 分力为 0，故所受合力即为向心力，也越来越大，B 错误，D 正确；运动的 角速度 ω＝vr越来越大，C 错误。
解析
5．甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施，它的基本装置是将绳子上端 固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在 空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型， 其中 P 为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴 OO′转动，设绳长 l＝10 m， 质点的质量 m＝60 kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离 d＝4.0 m，转盘逐 渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖 直方向的夹角 θ＝37°，不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin37°＝0.6， cos37°＝0.8，g＝10 m/s2，求质点与转盘一起做匀速圆周运动时：
FT－mrmg＝
7.84－0.4×9.8 0.4×0.8
rad/s＝3.5 rad/s，
物体的线速度大小为 v＝ωr＝3.5×0.8 m/s＝2.8 m/s。
解析
核心能力提升练
1．下列关于向心力的说法中，正确的是( ) A．物体开始做圆周运动后，过一段时间后就会受到向心力 B．向心力与重力、弹力、摩擦力一样，是一种特定的力，它只有在物 体做圆周运动时才产生 C．向心力既可以改变物体运动的方向，又可以改变物体运动的快慢 D．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某一个力，也可以是这些 力中某几个力的合力 答案 D
解析
4．(多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于 O 点，将其拉离竖直位置一个 角度后释放，则小球以 O 点为圆心做圆周运动，运动中提供小球所需向心力 的是( )
A．绳的拉力 B．重力和绳拉力的合力 C．重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
答案 CD
答案
解析 如图所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力的作用， 向心力是指向圆心方向的合力。因此，提供小球所需向心力的可以说是小球 所受合力沿绳方向的分力，也可以说是各力沿绳方向的分力的合力，故选 C、 D。
(1)绳子拉力的大小；
(2)转盘角速度的大小。
答案
(1)750 N
(2)
3 2
rad/s
答案
解析 (1)如图所示，对人和座椅进行受力分析，图中 F 为绳子的拉力， 在竖直方向：
Fcos37°－mg＝0 解得 F＝coms3g7°＝750 N。
解析
(2)人和座椅在水平面内做匀速圆周运动，重力和绳子拉力的合力提供向
答案
解析 物体做圆周运动的同时就会受到向心力，A 错误。向心力与重力、 弹力、摩擦力不一样，它是效果力，可以是某一个力，也可以是某几个力的 合力，也可以是某一个力的分力，B 错误，D 正确。向心力方向始终与速度 方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小，故 C 错误。
解析
2．某质点从 a 到 c 沿曲线做加速运动，在 b 点所受合力 F 的方向可能 是( )
□06 作用效果
命名的。
2．向心力的大小
(1)在探究向心力大小的表达式的实验中，为了研究向心力大小与物体的
质量、速度和轨道半径的关系，运用的实验方法是 □07 控制变量 法；现将小
球分别放在两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系，
做法是：在小球运动半径 □08 相等 (填“相等”或“不相等”)的情况下，用
改变线速度的 □17 方向 。
(2)一般曲线运动
①定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。
②处理方法：可以把曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动
都可以看作 □18 圆周运动 的一部分。这样，在分析质点经过曲线上某位置的 运动时，就可以采用 □19 圆周运动 的分析方法进行处理。
核心模型 考点对点练
典型考点一
对向心力的理解
1．(多选)下列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．向心力只改变做圆周运动物体的线速度的方向，不改变线速度的大
小
C．做匀速圆周运动物体的向心力，一定等于其所受的合力
D．做匀速圆周运动物体的向心力是恒力
答案 BC
答案
解析 力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动， 而不是因为做圆周运动才产生向心力，故 A 错误；向心力始终与线速度方向 垂直，只改变线速度的方向不改变线速度的大小，故 B 正确；在匀速圆周运 动中，物体的向心力一定等于其所受的合力，但该力方向不断变化，是变力， 故 C 正确，D 错误。
答案 D
答案
解析 质点从 a 到 c 做曲线运动，根据轨迹可知合力与运动方向不在一 条直线上，且合力的方向指向曲线内侧，A、B 图中的 F 指向曲线的外侧， 故 A、B 错误；质点从 a 到 c 做加速曲线运动，质点所受合力在与曲线相切 方向的分力与速度方向相同，故 C 错误，D 正确。
解析
3．某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的 一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水平面内做圆周运动(如图所 示)，则下列说法中正确的是( )
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法 (2)图中是在研究向心力的大小与________的关系。 A．质量 m B．角速度 ω C．半径 r
(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值 为 1∶9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比 为( )
第2节 向心力
核心概念 规律再现
1．向心力
(1)定义：做匀速圆周运动的物体所受的总□01 指向圆心 的合力。 (2)方向：始终指向 □02 圆心 ，与□03 线速度 方向垂直。 (3)对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小 □04 不发生改变 ，因 此，所受合力只改变速度的 □05 方向 。
(4)效果力：向心力由某个力或者几个力的合力提供，是根据力的
答案
解析 当物体运动到最低点时，物体受重力 mg、绳子拉力 FT，合力充 当向心力，
根据向心力公式得 FT－mg＝mω2r， 又由牛顿第三定律可知，绳子受到的拉力和绳子拉物体的力大小相等，
绳子被拉断时受到的拉力为 FT′＝7.84 N， 故 FT＝7.84 N， 所以，绳子被拉断时物体的角速度为
ω＝
解析
5．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 答案 B
解析
7. 一根长为 0.8 m 的绳子，当受到 7.84 N 的拉力时被拉断。若在此绳的 一端拴一个质量为 0.4 kg 的物体，使物体以绳子的另一端为圆心在竖直面内 做圆周运动，当物体运动到最低点时绳子恰好断裂。g 取 9.8 m/s2，求物体运 动至最低点时的角速度和线速度的大小。
答案 3.5 rad/s 2.8 m/s
速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供
了向心力，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下降，
从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比
值。请回答相关问题：
(1)在研究向心力的大小 Fn 与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间的关系时 我们主要用到了物理学中的________。
(3)由向心力公式 Fn＝mω2r＝mRv2r，皮带速度 v 一定，球的转动半径 r 相同，两球质量 m 相同，则 FnR2＝常数，变速轮塔对应的半径之比为 3∶1， 应选 B。
答案
解析 (1)研究向心力 Fn 与质量 m、角速度 ω、半径 r 的关系，需要先控 制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，采用控制变量法，应选 C。
(2)图中所展示的是两球质量相同，转动半径相同，皮带围绕在不同半径 的转轮上，其角速度不同，验证的是向心力的大小与角速度 ω 的关系，应选 B。
答案
解析 对于匀速圆周运动，向心力是物体实际受到的所有力的指向圆心 的合力，受力分析时不能再说物体受到向心力，故 A 错误，B 正确；再根据 力的合成求出合力大小，故 C、D 正确。
解析
典型考点三
实验探究向心力大小的表达式
3. 用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小 Fn 与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变
质量□(029)向相心同力大(填小“的相表同达”式或：“F不n＝相同□1”0 m)的ω2钢r 球或做Fn实＝验□ 。11 mvr2
。
3．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
变速圆周运动所受合力并不指向 □12 运动轨迹的圆心 ，合力一般产生
两个方面的效果：
线速度①合□1力4 越F来跟越圆大周相，切反的向分时力线F速t，度改变□线15速越度来的越□小13 大。小 ，Ft 与 v 同向时， ②合力 F 指向圆心的分力 Fn，提供物体做圆周运动所需的 □16 向心力，
则关于该行人的运动，下列说法正确的是( )
A．行人运动的线速度越来越大 B．行人所受的合力大小不变 C．行人运动的角速度越来越小 D．行人所受的向心力越来越大 答案 D
答案
解析 依题意 s＝kt，可知该行人运动的线速度大小不变，A 错误；由微 元法将行人沿螺旋线运动的每一小段视为圆周运动的一部分，轨道半径逐渐 减小，其向心力 Fn＝mvr2越来越大，线速度大小不变，在沿轨迹切线方向的 分力为 0，故所受合力即为向心力，也越来越大，B 错误，D 正确；运动的 角速度 ω＝vr越来越大，C 错误。
解析
5．甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施，它的基本装置是将绳子上端 固定在转盘的边缘上，绳子的下端连接座椅，人坐在座椅上随转盘旋转而在 空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点，则可简化为如图乙所示的物理模型， 其中 P 为处于水平面内的转盘，可绕竖直转轴 OO′转动，设绳长 l＝10 m， 质点的质量 m＝60 kg，转盘静止时质点与转轴之间的距离 d＝4.0 m，转盘逐 渐加速转动，经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动，此时绳与竖 直方向的夹角 θ＝37°，不计空气阻力及绳重，且绳不可伸长，sin37°＝0.6， cos37°＝0.8，g＝10 m/s2，求质点与转盘一起做匀速圆周运动时：
FT－mrmg＝
7.84－0.4×9.8 0.4×0.8
rad/s＝3.5 rad/s，
物体的线速度大小为 v＝ωr＝3.5×0.8 m/s＝2.8 m/s。
解析
核心能力提升练
1．下列关于向心力的说法中，正确的是( ) A．物体开始做圆周运动后，过一段时间后就会受到向心力 B．向心力与重力、弹力、摩擦力一样，是一种特定的力，它只有在物 体做圆周运动时才产生 C．向心力既可以改变物体运动的方向，又可以改变物体运动的快慢 D．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某一个力，也可以是这些 力中某几个力的合力 答案 D
解析
4．(多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于 O 点，将其拉离竖直位置一个 角度后释放，则小球以 O 点为圆心做圆周运动，运动中提供小球所需向心力 的是( )
A．绳的拉力 B．重力和绳拉力的合力 C．重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
答案 CD
答案
解析 如图所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力的作用， 向心力是指向圆心方向的合力。因此，提供小球所需向心力的可以说是小球 所受合力沿绳方向的分力，也可以说是各力沿绳方向的分力的合力，故选 C、 D。
(1)绳子拉力的大小；
(2)转盘角速度的大小。
答案
(1)750 N
(2)
3 2
rad/s
答案
解析 (1)如图所示，对人和座椅进行受力分析，图中 F 为绳子的拉力， 在竖直方向：
Fcos37°－mg＝0 解得 F＝coms3g7°＝750 N。
解析
(2)人和座椅在水平面内做匀速圆周运动，重力和绳子拉力的合力提供向
答案
解析 物体做圆周运动的同时就会受到向心力，A 错误。向心力与重力、 弹力、摩擦力不一样，它是效果力，可以是某一个力，也可以是某几个力的 合力，也可以是某一个力的分力，B 错误，D 正确。向心力方向始终与速度 方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小，故 C 错误。
解析
2．某质点从 a 到 c 沿曲线做加速运动，在 b 点所受合力 F 的方向可能 是( )
□06 作用效果
命名的。
2．向心力的大小
(1)在探究向心力大小的表达式的实验中，为了研究向心力大小与物体的
质量、速度和轨道半径的关系，运用的实验方法是 □07 控制变量 法；现将小
球分别放在两边的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系，
做法是：在小球运动半径 □08 相等 (填“相等”或“不相等”)的情况下，用
改变线速度的 □17 方向 。
(2)一般曲线运动
①定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。
②处理方法：可以把曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动
都可以看作 □18 圆周运动 的一部分。这样，在分析质点经过曲线上某位置的 运动时，就可以采用 □19 圆周运动 的分析方法进行处理。
核心模型 考点对点练
典型考点一
对向心力的理解
1．(多选)下列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．向心力只改变做圆周运动物体的线速度的方向，不改变线速度的大
小
C．做匀速圆周运动物体的向心力，一定等于其所受的合力
D．做匀速圆周运动物体的向心力是恒力
答案 BC
答案
解析 力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动， 而不是因为做圆周运动才产生向心力，故 A 错误；向心力始终与线速度方向 垂直，只改变线速度的方向不改变线速度的大小，故 B 正确；在匀速圆周运 动中，物体的向心力一定等于其所受的合力，但该力方向不断变化，是变力， 故 C 正确，D 错误。
答案 D
答案
解析 质点从 a 到 c 做曲线运动，根据轨迹可知合力与运动方向不在一 条直线上，且合力的方向指向曲线内侧，A、B 图中的 F 指向曲线的外侧， 故 A、B 错误；质点从 a 到 c 做加速曲线运动，质点所受合力在与曲线相切 方向的分力与速度方向相同，故 C 错误，D 正确。
解析
3．某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的 一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水平面内做圆周运动(如图所 示)，则下列说法中正确的是( )
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．演绎法 (2)图中是在研究向心力的大小与________的关系。 A．质量 m B．角速度 ω C．半径 r
(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值 为 1∶9，运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比 为( )
第2节 向心力
核心概念 规律再现
1．向心力
(1)定义：做匀速圆周运动的物体所受的总□01 指向圆心 的合力。 (2)方向：始终指向 □02 圆心 ，与□03 线速度 方向垂直。 (3)对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小 □04 不发生改变 ，因 此，所受合力只改变速度的 □05 方向 。
(4)效果力：向心力由某个力或者几个力的合力提供，是根据力的
答案
解析 当物体运动到最低点时，物体受重力 mg、绳子拉力 FT，合力充 当向心力，
根据向心力公式得 FT－mg＝mω2r， 又由牛顿第三定律可知，绳子受到的拉力和绳子拉物体的力大小相等，
绳子被拉断时受到的拉力为 FT′＝7.84 N， 故 FT＝7.84 N， 所以，绳子被拉断时物体的角速度为
ω＝
解析
5．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 答案 B
解析
7. 一根长为 0.8 m 的绳子，当受到 7.84 N 的拉力时被拉断。若在此绳的 一端拴一个质量为 0.4 kg 的物体，使物体以绳子的另一端为圆心在竖直面内 做圆周运动，当物体运动到最低点时绳子恰好断裂。g 取 9.8 m/s2，求物体运 动至最低点时的角速度和线速度的大小。
答案 3.5 rad/s 2.8 m/s
速轮塔匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供
了向心力，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下降，
从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比
值。请回答相关问题：
(1)在研究向心力的大小 Fn 与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间的关系时 我们主要用到了物理学中的________。
(3)由向心力公式 Fn＝mω2r＝mRv2r，皮带速度 v 一定，球的转动半径 r 相同，两球质量 m 相同，则 FnR2＝常数，变速轮塔对应的半径之比为 3∶1， 应选 B。
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高中物理人教版(新教材)必修第二册教学课件-第六章圆周运动向心力(38张)-PPT优秀课件
第2节
学习目标
1. 了解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果命名的。 2. 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3. 掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。 4. 从牛顿第二定律角度理解向心力表达式。 5. 初步了解“圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理。 6. 会测量、分析实验数据，获得实验结论。
Fn=m
ω2r
Fn
r
=m4Tπ22
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
常考题型
题组一 向心力的理解
题1 ［2019•陕西长安一中高一检测］如图所示，水平转台上放 着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况D 下硬币的受力情况，下列说法正确的是（ ） A.受重力和台面的支持力 B.受重力、台面的支持力和向心力 C.受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力 【D.思受路重点力拨、】台面的做支匀持速力圆和周静运摩动擦，力合力等于向心力，指向圆心。 【解析】 硬币做匀速圆周运动，合力指向圆心，对硬币受力 分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示，重力和支持力 平衡，静摩擦力提供向心力。
题2［江苏卷］某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关， 做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动， 使小球在水平面内做圆周运B动（如图所示），则下列说法 中正确的是（ ） A.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变 B.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大 C.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
圆心，还能
做匀速圆周
运动吗？
v
F合
F
n
速O 度增大
的圆周运
动
学习目标
1. 了解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果命名的。 2. 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3. 掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。 4. 从牛顿第二定律角度理解向心力表达式。 5. 初步了解“圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理。 6. 会测量、分析实验数据，获得实验结论。
Fn=m
ω2r
Fn
r
=m4Tπ22
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
常考题型
题组一 向心力的理解
题1 ［2019•陕西长安一中高一检测］如图所示，水平转台上放 着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况D 下硬币的受力情况，下列说法正确的是（ ） A.受重力和台面的支持力 B.受重力、台面的支持力和向心力 C.受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力 【D.思受路重点力拨、】台面的做支匀持速力圆和周静运摩动擦，力合力等于向心力，指向圆心。 【解析】 硬币做匀速圆周运动，合力指向圆心，对硬币受力 分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示，重力和支持力 平衡，静摩擦力提供向心力。
题2［江苏卷］某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关， 做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动， 使小球在水平面内做圆周运B动（如图所示），则下列说法 中正确的是（ ） A.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变 B.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大 C.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
圆心，还能
做匀速圆周
运动吗？
v
F合
F
n
速O 度增大
的圆周运
动
高中物理(新人教版)必修第二册：向心力【精品课件】
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
2020_2021学年新教材高中物理第六章圆周运动2向心力课件新人教版必修2
【答案】 C
题型三 向心力公式的应用
【例 4】 在光滑的水平面上，放一根原长为 L 的轻质弹簧， 一端固定，另一端系一个小球，现使小球在该水平面内做匀速圆
周运动，当半径为 2L 时，小球的速率为 v1；当半径为 3L 时， 小球的速率为 v2，设弹簧始终在弹性限度内，则 v1:v2 为( )
要点一 探究向心力的大小
【例 1】 用如图所示的装置来探究钢球做圆周运动所需向 心力的大小 F 与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间的关系．探究 过程中某次实验时装置的状态如图所示．
(1)在研究向心力的大小 F 与质量 m 关系时，要保持____C____ 相同．
A．m 和 r B．ω 和 m C．ω 和 r D．m 和 F
a．保持 ω 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与质量 m 之间的关系(如图所示)，记录实验数据．
序号 1 2 3 4 5 6 F向 m
b.保持 m 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与角 速度 ω 之间的关系(如图所示)，记录实验数据．
序号 1 2 3 4 5 6 F向 ω ω2
(2)探究过程 ①向心力大小与哪些因素有关的定性感知
a．在小物体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．
b．在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改 变物体的__角__速__度__进行实验．
c．换用不同质量的小物体，在_角__速__度___和半径不变的条件 下，重复上述操作．
2．一般的曲线运动的处理方法 (1)定义：运动轨迹既不是__直__线____也不是__圆__周____的曲线 运动．
(2)处理方法：一般的曲线运动中，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____，研究质点在这一 小段的运动时，可以采用圆周运动的处理方法进行处理．
题型三 向心力公式的应用
【例 4】 在光滑的水平面上，放一根原长为 L 的轻质弹簧， 一端固定，另一端系一个小球，现使小球在该水平面内做匀速圆
周运动，当半径为 2L 时，小球的速率为 v1；当半径为 3L 时， 小球的速率为 v2，设弹簧始终在弹性限度内，则 v1:v2 为( )
要点一 探究向心力的大小
【例 1】 用如图所示的装置来探究钢球做圆周运动所需向 心力的大小 F 与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间的关系．探究 过程中某次实验时装置的状态如图所示．
(1)在研究向心力的大小 F 与质量 m 关系时，要保持____C____ 相同．
A．m 和 r B．ω 和 m C．ω 和 r D．m 和 F
a．保持 ω 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与质量 m 之间的关系(如图所示)，记录实验数据．
序号 1 2 3 4 5 6 F向 m
b.保持 m 和 r 相同，研究小球做圆周运动所需向心力 F 与角 速度 ω 之间的关系(如图所示)，记录实验数据．
序号 1 2 3 4 5 6 F向 ω ω2
(2)探究过程 ①向心力大小与哪些因素有关的定性感知
a．在小物体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．
b．在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改 变物体的__角__速__度__进行实验．
c．换用不同质量的小物体，在_角__速__度___和半径不变的条件 下，重复上述操作．
2．一般的曲线运动的处理方法 (1)定义：运动轨迹既不是__直__线____也不是__圆__周____的曲线 运动．
(2)处理方法：一般的曲线运动中，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____，研究质点在这一 小段的运动时，可以采用圆周运动的处理方法进行处理．
新教材2023年高中物理 第6章第2课时 实验：探究向心力大小的表达式课件 新人教版必修第二册
思考辨析
1．在实验中，有哪些方法可以判定两个物理量是否成正比？ 提示：(1)图像法：观察两个物理量在坐标系中是否成一条过原点的 倾斜的直线。 (2)比值法：两个量的比值是否一定。 2．实验中判断两个物理量的正比关系时，是否需要测出各个物理 量的具体数值？ 提示：不需要，只需得到对应量的比值。
四、数据收集与分析 1．列Fn、r数据收集表： 把小球在不同半径时测出的向心力填在表中：
实验序号 r Fn
12345
2．列Fn、m数据收集表： 把使用不同质量的小球测出的向心力填在表中：
实验序号 m Fn
12345
3．列Fn、ω数据收集表： 把小球在不同角速度时测出的向心力填在表中：
实验序号 ω ω2 Fn
12345
4．Fn为纵坐标，r、m和ω2为横坐标，根据数据作出图像，用曲线 拟合测量点，找出规律。
B．将两小球分别放在挡板A与
挡板C进行操作
C．将两小球分别放在挡板B与
挡板C进行操作
D．调整传动皮带使两个变速塔轮角速度相同
解析：实验目的是“探究向心力与角速度之间的关系”，用控制变 量法进行探究，在保证小球质量、圆周半径一定(相同)的前提下，探究 小球向心力大小与小球角速度大小之间的关系，题中已经选用的两个小 球质量相同，则再需保证圆周半径相等，就可以开始实验了，故两小球 应分别放在挡板A与挡板C进行操作(半径相等)，而两个变速塔轮角速度 相同，只是让皮带连接的两个转盘边缘点的线速度相等，不是这个实验 需要保证的条件，故A、C、D错误，B正确。
探究 二 典题剖析
创新型实验
典题 2 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的物体质量、向心 力、轨道半径及线速度关系的实验装置，做匀速圆周运动的圆柱体放置 在水平光滑圆盘上。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的 线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F 与线速度v的关系：
6.2向心力精品PPT高一下学期物理人教版必修第二册2
2、当m、ω相同时，半径比为2:1，向心力的 比值也为2:1，因此F与半径R成正比。
3、当m、R相同时，角速度比值为2:1，向心力的比值 为4:1，因此F与角速度的平方成正比。
精确的实验表明，向心力的大小可以表示为
Fn
m
v2 r
Fn m 2r
Fn
F 向心力大小 4 2
m T r 2
n P A R T O N E
第六章 圆周运 动
§6.2 向心力
教学目标
1 2 3 4
教学重、难点
PART ONE
温故而知新
问题来了
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的过 程中，受到了哪些力？所受合 力的方向有什么特点？
脑洞大开
一个小球在细线的牵引 下，绕光滑桌面上的图钉 做匀速圆周运动（图 6.21）。用剪刀将细线剪断， 观察小球的运动。你认为 使小球做圆周运动的力指 向何方？
速圆周运动 （1）1 m/s （2）0.
（2）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度，感受向心力的变化。 讨论：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源? D．向心加速度的大小相等 2、向心力的作用效果： Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. 即圆盘对木块的静摩擦力f 那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何特点呢？
F向是F合的指向圆心方向的分力Fn
A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力； ⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动？
5 m，离水平地面的高度H＝0. 感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系
B、向心力不改变速度的大小； 向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。
新人教版高中物理必修二：5.6 向心力 课件(共25张PPT)
例2.小球做圆锥摆时，细绳长L，与竖直方向成θ角
，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。 O′
解析：小球的向心力由FT和G的合力提供
F 向 心 Fm gtan
小球做圆周运动的半径 R L sin
由牛顿第二定律： F ma m 2 R
θL FT
O RF
即：m gtanm 2L sin
mg
g
L cos
做变速圆周运动的物体所受的力
Ft
Ft ——切向分力，它产生切向
F
加速度，改变速度的大小。
Fn
Fn ——向心分力，它产生向心
加速度，改变速度的方向。
结论：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。
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，而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。在注意到这点区 别之后，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对一般曲线运动进行 处理了。
r2 r1
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=m
v2 r
Fn=m rω2
Fn =m 4Tπ22r
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
1.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的 说法中，正确的是（ B ） A．物体除受到其他的力外还要受到一个向心力 B．物体所受的合外力提供向心力 C．向心力是一个恒力 D．向心力的大小一直在变化
三、向心力的大小:
向心力Fn与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有 关系： Fn＝mrω2
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；
2021年高中物理新人教版 必修第二册 6.2 向心力 课件
r＝d＋lsin37°
据向心力公式有 mgtan37°＝mω2r 由几何关系
解。得 =
3 rad/s 2
。
课堂小结
高中物理 新人教版 必修第二册
• 第六章圆周运动
向心力
高中物理 新人教版 必修第二册
第2节
新课引入
高中物理 新人教版 必修第二册
内容讲解
飞椅方向人教版 必修第二册
a≠0
指向圆心
F≠0
内容讲解
高中物理 新人教版 必修第二册
一、向心力
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。
(1)绳子拉力的大小； (2)转盘角速度的大小。
典例剖析
二、向心力的大小
高中物理 新人教版 必修第二册
…绳长l＝10 m，质点的质量m＝60 kg，转盘静止时质点与转轴之间的距 离d＝4.0 m…匀速圆周运动，此时绳与竖直方向的夹角θ＝37°，不计空气阻 力及绳重，且绳不可伸长，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2，求质点 与转盘一起做匀速圆周运动时：
向心力是效果力，不是性质力。向心力是一个
F
性质力或多个性质力的合力产生的作用效果。
摆杆的拉力与重力的合力提供飞椅做圆周运动 的向心力。
Fn G
内容讲解
二、向心力的大小
高中物理 新人教版 必修第二册
内容讲解
高中物理 新人教版 必修第二册
二、向心力的大小
向心力的大小
Fn mr 2
v2 Fn m r
典例剖析
一、对向心力的理解 高中物理 新人教版 必修第二册
例2 (多选)如图所示，用长为L的细线拴住一个质量为M的小球，使小球 在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，关于小球的受力情 况，下列说法中正确的是(BCD )
高中物理 5.6《向心力》课件 新人教版必修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，而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。在注意到这点区别之后，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 的分析方法对一般曲线运动进行处理了。
r2 r1
1. 向心力的方向： 指向圆心
第五章：曲线运动
第 6 节：向心力
1. 知道匀速圆周运动是变速运动，具有指向圆心的加速度— 向心加速度。
2. 知道向心加速度的表达式，能根据问题情景选择合适的向 心加速度的表达式，并会用来进行简单的计算。
3. 会用矢量图表示速度变化量与速度之间的关系，理解加速 度与速度、速度变化量的区别。
4. 体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。
5. 在光滑的横杆上穿着两质量不同的两个小球，小球 用细线连接起来，当转台匀速转动时，下列说法正确
v2 r
O
θ
l
FT
h
2. 实验需要的器材？
钢球、细线、画有同心圆的白纸、
r F合 O'
天平、秒表、直尺
G
F合＝mgtan θ
3. 实验需要测量的数据有哪些？如何测量？
m、r、h、转 n 圈所用时间 t
1. h 并不等于纸面距悬点 的高度。
2. 小球与纸面不能接触。
3. 测 t 时不能太久。
4. 启动小球时应确保小球 做的是匀速圆周运动。
an 哪来的？即an 是如何产生的？
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力，
叫向心力。
v
2. 符号：Fn
3. 方向：始终指向圆心 ( 与 v 垂直 )，
Fn
是变力。 v
2020年高中物理第六章圆周运动2向心力课件新人教版必修2
5．实验结论 由步骤(1)及其结果可知，半径、角速度、质量相同时，向心力大小相 同； 由步骤(2)及其结果可知，角速度、质量相同时，向心力与半径成正 比； 由步骤(3)及其结果可知，半径、角速度相同时，向心力与质量成正 比； 由步骤(4)(5)及其结果可知，半径、质量相同时，向心力与角速度的平 方成正比。 由以上可推知：Fn＝mω2r。
例2 向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮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。小球做圆周运动的向 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 杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分 格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。现将小球分别放在两边的 槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，下列做法正确的是 ()
例1 (多选)如图所示，在粗糙水平木板上放一个物块，使木板和物块 一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，ab为水平直径，cd为竖直 直径，在运动中木板始终保持水平，物块相对于木板始终静止，则( )
A．物块始终受到三个力作用 B．物块受到的合外力始终指向圆心 C．在c、d两个位置，物块所受支持力N＝mg，摩擦力f为零 D．在a、b两个位置物块所受摩擦力提供向心力，支持力N＝mg
答案
在b位置受力如图，因物块做匀速圆周运动，故合力指向圆心，支持力 N＝mg，摩擦力f提供向心力，同理可得，在a位置的情形相同，故D正确。
[完美答案] BD
答案
向心力可以是弹力、摩擦力，也可以是物体受到的合力或某个力的分 力。匀速圆周运动中合力提供向心力，合力的方向一定指向圆心。
[变式训练1] (多选)下列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 答案 BC