人教版 (2019)必修 第二册向心力背景图ppt课件

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第2节　向心力第1课时　探究向心力大小的表达式第六章　圆周运动1.知道向心力的定义及作用，知道它是根据力的作用效果命名的。2.通过实验感受向心力的存在。3.通过向心力演示器用控制变量法探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系知识点一　向心力知识点一　向心力　　　如图所示为双人花样滑冰滑在比赛中的情境。男运动员拉着女运动员使其在冰面上做匀速圆周运动，若不考虑冰面摩擦力，女运动员受到哪些力的作用？合力指向什么方向？合力方向与速度方向有什么关系？提示　女运动员受到重力、支持力和男运动员对女运动员的拉力；女运动员受到的合力沿水平方向指向圆心，合力方向与速度方向垂直。1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向______，这个指向圆心的力叫作________。2.方向：始终沿半径指向______，且与速度方向垂直，所以向心力是变力。3.作用效果：只改变速度的方向。4.效果力：向心力是根据力的__________来命名的，凡是由某个力或者几个力的合力提供的物体做匀速圆周运动的力，不管属于哪种性质，都是向心力。圆心向心力圆心作用效果B例1 关于向心力的说法正确的是(　　)A.物体由于做圆周运动而产生了向心力B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小C.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D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 解析　因为有向心力，物体才做圆周运动，故A错误；因向心力始终垂直于线速度方向，所以它不改变线速度的大小，只改变线速度的方向，当合外力完全提供向心力时，物体就做匀速圆周运动，该合力大小不变，方向时刻改变，即向心力是变力，故B正确，D错误；向心力是根据力的作用效果命名的，它可能是某种性质的力，也可能是某个力的分力或几个力的合力，受力分析时不能再分析向心力，故C错误。C例2 如图所示，细线一端固定在A点，另一端系着小球。给小球一个初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动，关于该小球的受力情况，下列说法中正确的是(　　)A.受重力、向心力作用B.受细线拉力、向心力作用C.受重力、细线拉力作用D.受重力、细线拉力和向心力作用解析　对小球受力分析可得，小球受到竖直向下的重力和沿绳向上的拉力，这两个力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力，因此C正确。知识点二　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系探究方案一　感受向心力如图所示，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匀速圆周运动，此时沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的______。换用不同质量的沙袋，改变沙袋转动速度和绳的长度，感受向心力的变化。拉力例3 (2024·山东邹城市一中月考)如图所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素。同学们用细绳系一个小沙袋在空气中甩动，使小沙袋在水平面内做圆周运动，来感受向心力。(1)下列说法中正确的是________。A.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变B.保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大C.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变D.保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大(2)如图，绳上离小沙袋重心40 cm处打一个绳结A，80 cm处打一个绳结B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据：操作一：手握绳结A，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。操作二：手握绳结B，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。操作三：手握绳结A，使小沙袋在水平方向每秒运动2周，体会向心力的大小。操作四：手握绳结A，再向小沙袋中添加少量沙子，使小沙袋在水平方向每秒运动1周，体会向心力的大小。操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动________有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与________有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与________有关。此种实验方法叫________法。 解析　(1)保持质量、绳长不变，增大转速，由ω＝2πn知，角速度变大，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将变大，故C错误，D正确。(2)本实验采取的方法是控制变量法操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径有关；操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度有关；操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力的大小与质量有关。答案　(1)BD　(2)半径　角速度　质量　控制变量探究方案二　探究向心力大小的表达式1.实验目的 (1)学会使用向心力演示器。 (2)通过实验探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系。 2.实验原理 向心力演示器如图所示，匀速转动手柄1，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，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。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______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分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的______。压力比值3.实验步骤 (1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，探究向心力与小球质量的关系。 (2)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动角速度和质量相同时，探究向心力与转动半径的关系。 (3)皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，小球质量和转动半径相同时，探究向心力与角速度的关系。4.实验结论 (1)在半径和角速度一定的情况下，向心力大小与质量成______。 (2)在质量和角速度一定的情况下，向心力大小与半径成______。 (3)在质量和半径一定的情况下，向心力大小与______________成正比。正比正比角速度的平方mω2r由以上可推知：向心力的大小可表示为Fn＝_______或者Fn＝________。例4 一物理兴趣小组利用向心力演示器探究物体做圆周运动时向心力大小与角速度、半径的关系。在保证重物的质量m和做圆周运动的角速度ω不变的情况下，改变重物做圆周运动的半径r，得到几组向心力大小Fn与半径r的数据，记录到表1中。表1　向心力Fn与半径r的测量数据在保证重物的质量m和做圆周运动的半径r不变的情况下，改变重物做圆周运动的角速度ω，得到几组向心力大小Fn和角速度ω的数据，记录到表2中。表2　向心力Fn与角速度ω的测量数据(1)根据上面的测量结果，分别在图甲和图乙中作出Fn－r图线和Fn－ω图线。甲乙(2)若作出的Fn－ω图线不是直线，可以尝试作Fn－ω2图线，试在图丙中作出Fn－ω2图线。丙(3)通过以上实验探究可知，向心力与转动半径成________，与角速度的平方成________。答案　(1)如图所示(2)如图所示(3)正比　正比训练 如图甲所示为用向心力演示器验证向心力公式的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。a、b两轮在皮带的传动下匀速转动。(1)两槽转动的角速度ωA______ωB(选填“>”“＝”或“