高中物理2.2向心力學(xué)案粵教版必修

1、§2.2 向心力【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【知識(shí)和技能】（1）經(jīng)歷向心力的實(shí)驗(yàn)探究過程，體驗(yàn)什么力是向心力及向心力與哪些因素有關(guān)，知道向心力的兩種表達(dá)式和其物理意義，（2）理解向心加速度的兩種表達(dá)式和其物理意義，會(huì)判斷向心加速度在什么情況下與半徑成正比，什么情況下與半徑成反比。（3）會(huì)根據(jù)向心力和牛頓第二定律的知識(shí)分析和討論與圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的物理現(xiàn)象?！具^程和方法】（1）通過向心力和向心力加速度概念的學(xué)習(xí)，知道從不同角度研究問題的方法。（2）體會(huì)物理規(guī)律在探索自然規(guī)律中的作用及其運(yùn)用?！厩楦?、態(tài)度和價(jià)值觀】（1）經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，領(lǐng)略實(shí)驗(yàn)是解決物理問題的一種基本途徑，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。（2）

2、通過探究活動(dòng)，獲得成功的喜悅，提高學(xué)習(xí)物理的興趣和自信心。（3）通過向心力和向心加速度概念的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)研究的作用，體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】向心力和向心加速度的理解和應(yīng)用【知識(shí)要點(diǎn)】 1.向心力利用本節(jié)教科書中圖2-2-1，認(rèn)真做好該實(shí)驗(yàn)，回答手有什么感覺？如果增大或減少轉(zhuǎn)的速度，手的感覺又如何？如果松手，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？2.向心加速度 直接用牛頓第二定律推導(dǎo)出向心加速度的表達(dá)式3.生活中的向心力（1）汽車轉(zhuǎn)彎利用書中內(nèi)容即可。而后討論和分析轉(zhuǎn)盤上用細(xì)線栓著的小球的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力、轉(zhuǎn)盤上木塊的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是如何提供的，摩托車賽車手轉(zhuǎn)彎時(shí)向里傾斜的向心力是

3、如何提供的。（2）蕩秋千通過最低點(diǎn)，人對(duì)底座的壓力、汽車通過拱形橋頂，對(duì)橋面是壓力、游樂園中的翻滾過山車通過最高點(diǎn)時(shí)，人不掉下來的最小速度是多大等等（3）圓錐擺【問題探究】問題1 假如把地球當(dāng)作一個(gè)巨大的拱型橋，橋面的半徑就是地球的半徑R（R約為6400km）。地球表面有一條南北走向的高速公路。地面上有一輛汽車，其重力為G，地面對(duì)它的支持力為N。汽車沿這條高速公路行駛，不斷加速。請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)展開豐富的想象，把實(shí)際問題抽象出物理模型，共同討論下述問題：（1）隨著汽車速度的增大，地面對(duì)它的支持力會(huì)發(fā)生怎樣的變化？（2）會(huì)不會(huì)發(fā)生這樣的情況：當(dāng)汽車速度達(dá)到一定的程度時(shí)，地面對(duì)汽車的支持力為0

4、，這時(shí)駕駛員與座椅之間的作用力是多少？他這時(shí)可能會(huì)有什么感覺？探究思路 （1）由于汽車在行駛時(shí)，沿地球表面作圓周運(yùn)動(dòng)，而作圓周運(yùn)動(dòng)的物體需要外力提供向心力，向心力的來源是汽車的重力G和地面對(duì)它的支持力N，這兩個(gè)力的合力提供汽車運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)物體作圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的公式，容易知道當(dāng)汽車速度增加時(shí)，地面對(duì)它的支持力的變化情況。（2）我們時(shí)刻要牢記物體作圓周運(yùn)動(dòng)需要外力提供向心力，地面對(duì)汽車的支持力為0，這就意味著此時(shí)汽車所需的向心力只由汽車自身的重力來提供。根據(jù)向心力的計(jì)算公式，容易算出汽車的速度。同學(xué)們對(duì)結(jié)果展開討論，看理論上計(jì)算的結(jié)果在現(xiàn)實(shí)條件下能否實(shí)現(xiàn)？對(duì)駕駛員與座椅之間的作用力和他可

5、能有的感覺的問題，同學(xué)們可以展開豐富的想象，進(jìn)行討論。 【典型例題】 例1： 如圖51所示水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物快，當(dāng)物塊到轉(zhuǎn)軸的距離為r時(shí),若物塊始終相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，物塊和轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力是正壓力的倍，求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度是多大？拓展：如o點(diǎn)與物塊連接一細(xì)線，求當(dāng)1=時(shí)，細(xì)線的拉力T 2=時(shí)，細(xì)線的拉力T r 圖51注：分析物體恰能做圓周運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)是關(guān)鍵答案： = 拓展:T1 =0 T=例2長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.50m的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為m=3.0kg的小球，如圖54所示，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過最高點(diǎn)時(shí)小球的速率是2.0m/s，（g=10m/s）則此時(shí)細(xì)桿O

6、A受的（ ）A. 6.0N的拉力 B. 6.0N的壓力 C.24N的壓力 D. 24N的拉力a圖54 答案： B【規(guī)律總結(jié)】【當(dāng)堂反饋】1 汽車與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，公路某轉(zhuǎn)彎處半徑為R（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力）問：若路面水平，汽車轉(zhuǎn)彎不發(fā)生側(cè)滑，汽車最大速度應(yīng)為多少？2 長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩，一端系一質(zhì)量為m的小球,另一端固定于某點(diǎn)，當(dāng)繩豎直時(shí)小球靜止，現(xiàn)給小球一水平初速度v，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，并且剛好過最高點(diǎn)，則下列說法中正確的是：（ ）A. 小球過最高點(diǎn)時(shí)速度為零B. 小球開始運(yùn)動(dòng)時(shí)繩對(duì)小球的拉力為m C. 小球過最高點(diǎn)時(shí)繩對(duì)小的拉力mgD. 小球過最高點(diǎn)時(shí)速度大小為3.如圖5

7、5所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，先給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)。圖中 a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn),則桿對(duì)小球的作用力可能是：（ ）Aa處為拉力 b處為拉力B. a 處為拉力 b處為推力C. a 處為推力 b處為拉力D. a處為推力 b處為拉力bAa圖54 圖554以下說法中正確的是：（ ） A.在光滑的水平冰面上，汽車可以轉(zhuǎn)彎 B.火車轉(zhuǎn)彎速率小于規(guī)定的數(shù)值時(shí)，內(nèi)軌將會(huì)受壓力作用C.飛機(jī)在空中沿半徑為R的水平圓周盤旋時(shí)，飛機(jī)的翅膀一定處于傾斜狀態(tài)D.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力由司機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤所提供的力 【參考答案】1.V= 2.D 3.AB 4.BC【達(dá)標(biāo)訓(xùn)

8、練】1.如圖56所示A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上，動(dòng)摩擦因數(shù)均為，A的質(zhì)量為2m，B、C質(zhì)量均為m，A、B離軸為R,C離軸為2R，則當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，（設(shè)A、B、C都沒有滑動(dòng)）：（ ） A.C物的向心加速度最大 B.B物的靜摩擦力最小C.當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，C比A先滑動(dòng) D. 當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，B比A先滑動(dòng)2 如圖57所示，物體與圓筒壁的動(dòng)摩擦因數(shù)為，圓筒的半徑為R，若要物體不滑下，圓筒的角速度至少為：（ ）A. B. C. D. C B A 圖56 圖57 圖583.把盛水的水桶拴在長(zhǎng)為L(zhǎng)的繩子一端，使這水桶在豎直平面做圓周運(yùn)動(dòng)，要使水桶轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)不從桶里流出來，這時(shí)水桶的線速度至少應(yīng)該是：

9、（ ）A. B. C. D.2 E. 04如圖58 所示，小球在光華圓環(huán)內(nèi)滾動(dòng)，且剛好通過最高點(diǎn)，則求在最低點(diǎn)的速率為：（ ）A.4gr B.2 C.2gr D.5汽車在傾斜的彎道上拐彎，彎道的傾角為，半徑為r，則汽車完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是：（ ） A. B. C. D.6如圖59所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿一端固定一個(gè)小球，另一端固定在光滑水平軸上，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于小球在過最高點(diǎn)的速度,下列敘述中正確的是：（ ）A.的極小值為 B. 由零逐漸增大，向心力也逐漸增大C.當(dāng)由值逐漸增大時(shí)，桿對(duì)小球的彈力也逐漸增大D.當(dāng)由值逐漸減小時(shí)，桿對(duì)小球的彈力也逐漸增大 7如圖510所示，質(zhì)量為

10、m的物體隨水平傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng),A為傳送帶的終端皮帶輪，皮帶輪半徑為r，要使物體通過終端時(shí)，能水平拋出，皮帶輪的轉(zhuǎn)速至少為：（ ）A. B. C. D.8用絕緣細(xì)線拴住一帶正電的小球，在方向豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則正確的說法是：（ ）A. 當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)a時(shí)，線的張力一定最小B. 當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)b時(shí)，小球的速度一定最大C. 小球可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D. 小球不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng) A rmAh a a圖59 圖510 圖511 9童非，江西人，中國(guó)著名體操運(yùn)動(dòng)員，首次在單杠項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了“單臂大回環(huán)”，用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)童非質(zhì)量為65kg，那么，在完成“單臂大回環(huán)”的過程中，童非的單臂至少要能夠承受多大的力？(g=10m/s)10如圖511所示，質(zhì)量為m=100g的小物塊，從距地面h=2.0m出的斜軌道上由靜止開始下滑