新教材人教版高中物理必修第二冊 6.2向心力 導學案

1、精品文檔 精心整理精品文檔 可編輯的精品文檔6.1 向心力學案【學習目標】1知道向心力，通過實例認識向心力的作用及向心力的來源。2通過實驗，理解向心力的大小與哪些因素有關，能運用向心力公式進行計算。3知道向心加速度及其公式，能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力和向心加速度?！菊n堂合作探究】課前知識回顧1、如果物體不受力，它會做什么運動？2、勻速圓周運動的實質(zhì)是什么?變速運動就意味什么？引出問題：那么做勻速圓周運動的物體所受的合力有何特點？向心力1、地球受到什么力的作用?這個力可能沿什么方向? 2、小球受到幾個力的作用?這幾個力的合力沿什么方向? 3.女運動員受到幾個力的作用?這幾個力的合力

2、沿什么方向?定義 向心力的特點：向心力方向時刻發(fā)生 （始終指向圓心且與速度方向 ）向心力的作用： 力是矢量，向心力的方向時刻發(fā)生改變，所以向心力是 那么向心力是怎樣產(chǎn)生的他是物體受到的嗎？（4）向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為具有某種性質(zhì)的力來命名的。（5）向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，它可以是某一個力，或者是幾個力的合力來提供。3.向心力的來源實力分析請嘗試求出以上三個圖的向心力大?。肯蛐牧Υ笮∥覀円呀?jīng)知道向心力的方向，來源及特點。那向心力的大小與哪些物理量有關呢？實驗結論：，R一定，F(xiàn)與成正比m，一定，F(xiàn)與成正比m， 一定，F(xiàn)與成正比因此公式為：你還能推導出其他向心力的公示么？

3、變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點1、變速圓周運動的受力特點觀看圖片：看看鏈球加速運動時，繩子的拉力與鏈球的運動方向是否垂直？用 動手做一張：用繩子拉著沙袋做變速圓周運動，看看繩子與沙袋運動方向是否垂直？同時具有向心加速度和切向加速度的圓周運動就是變速圓周運動 ，勻速圓周運動切向加速度為零。當物體做圓周運動的線速度逐漸減小時，物體所受合力的方向與速度方向的夾角是大于 90還是小于 90呢？一般曲線運動的受力特點運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，可以稱為一般的曲線運動。把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作為一小段圓弧，而這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在

4、注意到這點區(qū)別之后，分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法對一般曲線運動進行處理了?！菊n堂檢測】1.(多選)下面關于向心力的敘述中，正確的是（ ）A.向心力的方向始終沿著半徑指向圓心，所以是一個變力B.做勻速圓周運動的物體，除了受到別的物體對它的作用力外，還一定受到一個向心力的作用C.向心力可以是重力、彈力、摩擦力中的某個力，也可以是這些力中某幾個力的合力，或者是某一個力的分力D.向心力只改變物體速度的方向，不改變物體速度的大小2.如圖所示，在勻速轉動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體，物體隨圓筒一起轉動，物體所需的向心力由下面哪個力來提供( )A.重力B.彈力C.靜摩擦力D.

5、滑動摩擦力4.質(zhì)量為m的球用長為L的細繩懸于天花板的O點，并使之在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，細線與豎直線成角，則以下正確的是( )A.擺球受重力、拉力和向心力的作用B.擺球只受重力、拉力的作用C.擺球做勻速圓周運動的向心力為mgtang D.擺球做勻速圓周運動的周期6.長為L的細線，拴一質(zhì)量為m的小球，細線上端固定，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖11所示，求細線與豎直方向成角時：(重力加速度為g)(1)細線中的拉力大小；(2)小球運動的線速度的大小.【達標訓練】一、單選題如下圖所示，半徑為r的圓筒，繞豎直中心軸OO旋轉，小物塊a靠在圓筒的內(nèi)壁上，它與圓筒內(nèi)壁間的動摩擦因數(shù)為。假設最大靜摩擦

6、力與滑動摩擦力相同，要使a不下落，則圓筒轉動的角速度至少為( )A. grB. gC. grD. gr如圖所示，在室內(nèi)自行車比賽中，運動員以速度v在傾角為的賽道上做勻速圓周運動已知運動員的質(zhì)量為m，做圓周運動的半徑為R，重力加速度為g，則下列說法正確的是()A. 運動員做圓周運動的角速度為vRB. 如果運動員減速，運動員將做離心運動C. 運動員做勻速圓周運動的向心力大小是mv2RD. 將運動員和自行車看成一個整體，則整體受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用如圖所示，一圓柱形容器繞其軸線勻速轉動，內(nèi)部有A、B兩個物體，均與容器的接觸面間始終保持相對靜止。當轉速增大后(A、B與容器接觸面間仍相對靜

7、止)，下列說法正確的是()A. 兩物體受到的摩擦力都增大B. 兩物體受到的摩擦力大小都不變C. 物體A受到的摩擦力增大，物體B受到的摩擦力大小不變D. 物體A到的摩擦力大小不變，物體B受到的摩擦力增大如圖所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒，其軸線垂直于水平面，圓錐筒固定在水平地面不動。有兩個質(zhì)量均為m的小球A和小球B緊貼著筒內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，小球B所在的高度為小球A所在的高度一半。下列說法正確的是()A. 小球A、B所受的支持力大小之比為2：1B. 小球A、B所受的支持力大小之比為1：1C. 小球A、B的角速度之比為2：1D. 小球A、B的線速度之比為2：1內(nèi)表面為半球型且光滑的碗固定在水

8、平桌面上，球半徑為R，球心為O，現(xiàn)讓可視為質(zhì)點的小球在碗內(nèi)的某一水平面上做勻速圓周運動，小球與球心O的連線與豎直線的夾角為，重力加速度為g，則()A. 小球的加速度為a=gsinB. 碗內(nèi)壁對小球的支持力為N=mgsinC. 小球運動的速度為v=gRtanD. 小球的運動周期為T=2Rcosg如圖，完全相同的可視為質(zhì)點的甲、乙兩個金屬小球，在置于水平地面的內(nèi)壁光滑的碗形容器內(nèi)，先后沿著不同半徑在水平面內(nèi)做勻速圓周運動則A. 甲運動時所需向心力大，甲運動時碗對地面的壓力會大于乙運動時碗對地面的壓力B. 甲運動時所需向心力大，兩種情況下碗對地面的壓力一樣大C. 兩種情況下甲、乙所需向心力一樣大，甲

9、運動時碗對地面的壓力小于乙運動時碗對地面的壓力D. 兩種情況下甲、乙所需向心力一樣大，兩種情況下碗對地面的壓力一樣大如圖是利用圓錐擺粗略驗證向心力表達式的實驗裝置圖已知小球質(zhì)量為m，小球距懸點的豎直高度為h，小球在水平面內(nèi)做圓周運動的半徑為r，用秒表測得小球運動n圈的時間為t，則下列說法正確的是A. 小球受到重力、拉力、向心力B. 在轉速一定時，小球的質(zhì)量越大，細線與豎直方向的夾角越小C. 小球的線速度的表達式v=2rtD. 小球所受的合外力為F合=mgrh二、實驗題用如圖所示的向心力演示器探究向心力大小的表達式。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運動的軌跡半徑之比為1:2:1，回答以下問題：(

10、1)在該實驗中，主要利用了_來探究向心力與質(zhì)量、半徑、角速度之間的關系；A.理想實驗法 B.微元法 C.控制變量法D.等效替代法(2)探究向心力與角速度之間的關系時，應讓質(zhì)量相同的小球分別放在_處，同時選擇半徑_(填“相同”或“不同”)的兩個塔輪；A. 擋板A與擋板B B.擋板A與擋板C C.擋板B與擋板C如圖所示是用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式的實驗原理圖，已知重力加速度為g，某同學設計的部分實驗步驟如下：用天平測出鋼球的質(zhì)量m；將鋼球用細線拉起，貼近鋼球，在其下方平放一張畫有多個同心圓的白紙，使其圓心恰好位于懸點正下方；使鋼球做圓錐擺運動；通過紙上的圓對照得出鋼球做勻速圓周運動的軌跡；用秒

11、表記下鋼球運動一圈的時間作為鋼球的轉動周期T；用刻度尺測出軌跡的半徑R。(1)以上測量中第步會造成較大誤差，應怎樣改進？_(2)鋼球所需向心力的表達式F1=_(用上述測得的量表示)；(3)該同學又用刻度尺測出細線的長度l，則鋼球所受合力的表達式F2=_(用m、g、l、R等表達)；(4)將測量數(shù)據(jù)代入F1、F2的表達式，發(fā)現(xiàn)F1、F2近似相等，則說明以上得出的向心力表達式是正確的。三、計算題為驗證向心力公式，某探究小組的同學設計了如圖所示的演示實驗，在米尺的一端鉆一個小孔，使小孔恰能穿過一根細線，線下端掛一質(zhì)量為m、直徑為d的小鋼球，將米尺固定在水平桌面上。測量出懸點到鋼球的細線長度l，使鋼球在

12、水平面內(nèi)做勻速圓周運動，圓心為O。待鋼球的運動穩(wěn)定后，用眼睛從米尺上方垂直于米尺往下看，讀出鋼球外側到O點的距離r，并用秒表測量出鋼球運動n圈用的時間t。求：(1)小鋼球做圓周運動的周期T。(2)小鋼球做圓周運動的向心力F。下圖為中國月球探測工程的標志，它以中國書法的筆觸，勾勒出一輪明月和一雙踏在其上的腳印，象征著月球探測的終極夢想。一位勤于思考的同學為探月宇航員設計了如下實驗：在距月球表面高h處以初速度v0水平拋出一個物體，然后測量該平拋物體的水平位移為x，通過查閱資料知道月球的半徑為R，引力常量為G，若物體只受月球引力的作用，請你求出： (1)月球表面的重力加速度g月；月球的質(zhì)量M；參考答

13、案【課堂檢測】1.BCD 2.B 解析：小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時，有： Ff=mg其中：Ff=FN而由向心力公式： FN=m2r解以上各式得：BCDC解析小球受重力及細線的拉力兩力作用，如圖所示，豎直方向FTcos mg，故拉力 FT 小球做圓周運動的半徑rLsin ，向心力FnFTsin mgtan ，而Fnmeq f(v2,r)，故小球的線速度veq r(gLsin tan ).【達標訓練】1.D【解析】如下圖所示，對物塊受力分析知Ff=mg，F(xiàn)N=m2r，又由于FfFN，所以解這三個方程得角速度至少為gr，故D正確。故選D。2.C【解析】A.由v=R可知運動員做圓周運動的角速

14、度為=vR，故A錯誤；B.如果運動員減速，運動員將做近心運動，故B錯誤；C.運動員做勻速圓周運動的向心力大小為F向=mv2R，故C正確；D.將運動員和自行車看成一個整體，則整體受重力、支持力和摩擦力的作用，三個力的合力充當向心力，故D錯誤。故選C。3.D【解析】容器繞其軸線轉動時，兩個物體隨容器一起轉動，以A為研究對象，在水平方向上，容器施加的彈力提供A做圓周運動的向心力；在堅直方向，重力和靜擦力平衡，所以當轉速增大后，物體A受到的摩擦力大小的保持不變；以B為研究對象，水平方向的靜摩擦力提供向心力，由f=Fn=m2r得，其受到的擦力隨著轉速的增大而增大，故ABC錯誤D正確。故選D。4.B【解析

15、】略5.D【解析】A、小球受到重力和球面的支持力，所受的合力為：F合=mgtan，小球做圓周運動的軌道半徑為：r=Rsin，根據(jù)F合=ma=mgtan得，a=gtan，故A錯誤。B、根據(jù)平行四邊形定則知，支持力N=mgcos，故B錯誤。C、根據(jù)mgtan=mv2r得，v=grtan=gRsintan，故C錯誤。D、根據(jù)mgtan=mr42T2，r=Rsin得，T=2Rcosg，故D正確。故選：D。6.B【解析】小球做勻速圓周運動，由重力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)平行四邊形定則得：向心力Fn=mgtan，是半徑與豎直方向的夾角，則甲、乙兩球所受向心力的大小分別為：FnA=mgtan，F(xiàn)nB=

16、mgtan，則FnAFnB；碗對地面的壓力等于總重力，兩種情況下碗對地面的壓力一樣大；故ACD錯誤，B正確。故選B。7.D【解析】A.小球受到重力和繩拉力兩個力的作用，故A錯誤；B.根據(jù)合力提供向心力，可知，可知細線與豎直方向的夾角與小球質(zhì)量無關，故B錯誤；C.根據(jù)線速度和周期關系，可知，故C錯誤；D.由F合=mgtan=mgrh，故D正確。故選D。8.(1)C；(2)B，不同。【解析】(1)探究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度和半徑r之間關系的實驗應采用控制變量法，故選C；(2)探究向心力的大小與角速度的關系時，需控制m、r相同，故應選擇質(zhì)量相同的小球，選擇半徑相同的塔輪， 故選擇擋板A和擋板

17、C。故答案為：(1)C；(2)B，不同。9.(1)讓鋼球多轉動幾圈，用總時間除以轉動的圈數(shù)作為鋼球轉動的周期T (2)m42T2R(3)mgRl2-R2【解析】(1)第用秒表記下鋼球運動一圈的時間作為鋼球的轉動周期T，這樣周期的誤差太大，為了減小實驗誤差，應該讓鋼球多轉動幾圈，用總時間除以轉動的圈數(shù)作為鋼球轉動的周期T。(2)根據(jù)鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，得鋼球所需向心力的表達式為：F1=m42T2R；(3)該同學又用刻度尺測出細線的長度l，設細線與豎直方向上的夾角為，根據(jù)幾何關系得：tan=F2mg=Rl2-R2解得鋼球所受合力的表達式為：F2=mgRl2-R2。10.【答案】【解析】(1)根據(jù)鋼球轉動n圈用的時間t求出周期;(2)根據(jù)F=m42rT2求解向心力本題主要考查了向心力公式