必修 第二册向心力备课ppt课件

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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？
1.如图所示，用细绳拉着质量为m的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动。(1)小球受哪些力的作用？合力指向什么方向？
小球受到重力、支持力和绳的拉力，合力等于绳的拉力，方向指向圆心。
(2)除以上力外，小球还受不受向心力？
小球不受向心力，向心力是按力的作用效果命名的，绳的拉力提供向心力。
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。
(1)对小球受力分析，小球受到哪些力？(2)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？
(3)1、2题中的两个物体，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
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？
注意：向心力是根据效果命名的力,不是物体真实受到的力,受力分析时不需要分析向心力,只能说某个力或某几个力的合力提供了向心力.
做匀速圆周运动的物体受到一个始终指向圆心的力的作用，这个力叫做向心力；
与速度方向垂直，始终沿半径指向圆心；
只改变速度的方向，不改变速度的大小.
分析：在以下场景中，是什么力提供了物体做匀速圆周运动的向心力？
常见匀速圆周运动物体的向心力来源
体验向心力 感受实验魅力
(1)物体由于做圆周运动而产生了向心力。(　　)(2)对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力。(　　)(3)当物体受到的合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心时，物体做匀速圆周运动。(　　)(4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。(　　)(5)圆周运动中，合外力等于向心力。(　　)
2. 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
老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动，受到重力和空气对它的作用力，合力提供向心力，向心力是效果力，不是老鹰另外受到的力，故B正确，A、C、D错误。
3.（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
探究向心力大小的表达式
体验实验（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。
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。
Q1：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？
Q2：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
(1)匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3匀速转动，思考通过两变速塔轮控制两侧圆周运动角速度的原理；
　变速塔轮2和3边缘线速度相等，两塔轮转动半径不同，则两塔轮角速度不同。根据v＝ωr可得，角速度与半径成反比。
(2)两塔轮分别与长槽4和短槽5同轴转动，槽内的小球转动角速度关系如何判定？
　槽内小球角速度与对应塔轮角速度相同。
(3)小球做匀速圆周运动的向心力由谁提供？
　横臂对小球的作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。
2.实验操作及数据分析
更加精确的实验表明：物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。即：
试一试： 根据v、ω、r、T的关系，你能推出向心力的其他表达式吗？
4. (2022·华南师大附中高一期末)用向心力演示器来探究物体做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度ω和半径r 之间的关系。两个变速塔轮通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮1和变速塔轮2匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的弹力提供向心力，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。标尺上红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值，图示为装置实物图和结构简图。
(1)在研究向心力F的大小与质量m的关系时，要保持_________和______相同；
(2)若两个钢球质量和转动半径相等，则是在研究向心力F的大小与_________的关系；
(3)若两个钢球质量和转动半径相等，且标尺上红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的大小之比为1∶9，则与皮带连接的两个变速塔轮的角速度之比为________，半径之比为________。
5.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
1.某实验小组通过如图所示的装置验证向心力大小的表达式。滑块套在水平杆上，随杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小。滑块上固定一遮光片，宽度为d，图示位置滑块正上方有一光电门固定在铁架台的横杆上。滑块旋转半径为R，每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据。
(1)某次旋转过程中遮光片经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω＝______；
(2)以F为纵坐标，以________[选填“Δt”“ ”“(Δt)2”或“ ”]为横坐标，可在坐标纸中描出数据点作一条直线，从而验证向心力大小与角速度的平方成正比；若所得图像的斜率为k，则滑块的质量为______(用所测物理量k、d、R表示)。
2.(2023·河北师范大学附属中学期中)如图所示，某同学想用此装置验证向心力表达式，把滑块套在水平杆上，细线一端系住滑块，另一端系
在竖直转轴上，细线上连有力传感器，滑块上接有速度传感器。实验时匀速转动横杆，同时读出力传感器示数F和速度传感器示数v，要验证向心力公式(用速度来表示)，本实验还需要测出的物理量有_________和_________；保持细线长度不变，改变转速测出多组F和v，如果要验证向心力的表达式中F与v的关系，还可以借助图像法来猜想表达式，如果纵坐标采用F，则横坐标应采用_____(选填“v”“ ”或“v2”)。
3.图乙是某同学用DIS实验装置研究向心力与哪些因素有关的示意图，其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的圆盘上，圆周轨道的半径为r，力传感器测定的是圆柱体所受的向心力，光电传感器测定的是
圆柱体的线速度，表格中记录了向心力与线速度对应的数据，为了简单明了地观察出向心力与线速度的关系，最好是选择图_____(填字母)。