6.2向心力導學案高一下學期物理人教版2019_第1頁
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文檔簡介

組題人:楊密花核對人:組題人:楊密花核對人:楊密花學案§6.2向心力[學習目標]知道向心力的命名方法,能分析向心力的來源。2.探究向心力大小表達式的探究方案,進行實驗探究,得出結論。[導學]向心力1.做勻速圓周運動的物體所受的合力總是指向_________,這個力就叫作_________力。它是按效果來命名的力,只改變速度的_________。向心力可以是由某個力或者幾個力的合力提供的。

2.向心力特點:方向始終與V垂直,指向圓心,是變力,只改變速度的方向。3.向心力大小:F=man=m==mwv=4.產生:向心力是按效果命名的力,不是某種性質力,因此,向心力可以由某一個力提供,也可以由某個力的分力,或是幾個力的合力來提供,要根據物體受力的實際情況判定。5.勻速圓周運動:合力充當向心力,合力指向圓心,是個變力。二、變速圓周運動和一般的曲線運動1.變速圓周運動的合力:變速圓周運動的合力產生兩個方向的效果,如圖所示。(1)跟圓周相切的分力F:產生切向加速度,此加速度描述線速度大小變化的快慢。(2)指向圓心的分力F:產生向心加速度,此加速度描述線速度方向改變的快慢。2.一般的曲線運動的處理方法:(1)一般的曲線運動:運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動.(2)處理方法:可以把曲線分割成許多很短的小段,每一小段可看做一小段圓孤。研究質點在這一小段的運動時,可以采用圓周運動的處理方法進行處理。三、對向心力理解:(1)向心力:在勻速圓周運動中,合外力一定是向心力,合外力的方向一定指向圓心。(2)向心力大?。篎n=man=m=mω2r=m2r;v、ω都是指那一點的瞬時速度。(3)向心力的方向:無論是否為勻速圓周運動,其向心力總是沿著半徑指向圓心,方向時刻改變,故向心力是變力。(4)向心力的作用效果:改變線速度的方向.由于向心力始終指向圓心,其方向與物體運動方向始終垂直,故向心力不改變線速度的大小。(5)向心力的來源向心力是根據力的作用效果命名的.它可以由重力、彈力、摩擦力等各種性質的力提供,也可以由它們的合力提供,還可以由某個力的分力提供。①當物體做勻速圓周運動時,由于物體沿切線方向的加速度為零,即切線方向的合力為零,物體受到的合外力一定指向圓心,以提供向心力產生向心加速度。②當物體做非勻速圓周運動時,其向心力為物體所受的合外力在半徑方向上的分力,而合外力在切線方向的分力則用于改變線速度的大小。運動模型汽車在水平路面轉彎水平轉臺豎直圓筒內壁向心力的來源圖示運動模型圓錐擺飛車走壁飛機在水平面內做圓周運動向心力的來源圖示(1)變速圓周運動中合外力不指向圓心,合力F產生改變速度大小和方向兩個作用效果.即四、實驗:探究向心力大小的表達式實驗結論:①在質量和半徑一定的情況下,向心力的大小與角速度的平方成正比。②在質量和角速度一定的情況下,向心力的大小與半徑成正比。③在半徑和角速度一定的情況下,向心力的大小與質量成正比。[典型例題]下列說法正確的是()A.做勻速圓周運動的物體的向心力是恒力。B.向心力和重力、彈力一樣,都是根據性質命名的。C.做變速圓周運動的物體所受合力的大小和方向都改變。D.向心力可以是物體受到的某一個力,也可以是物體受到的合力。E.勻速圓周運動的合力就是向心力。F.變速圓周運動的向心力并不指向圓心。G.物體由于做圓周運動而產生了一個向心力H.向心力不改變圓周運動中物體線速度的大小I.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G.向心力和向心加速度的方向都是不變的K.做圓周運動的物體所受各力的合力一定充當向心力L.變速圓周運動的向心力并不指向圓心。M.向心力的方向始終沿著半徑指向圓心,所以是一個變力N.向心力只改變物體速度的方向,不改變物體速度的大小O.向心力一定是物體所受的合外力P.向心力的作用是改變物體的速度方向。Q.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R.向心力可以是物體受到的某一個力,也可以是物體受到的合力。S.做勻速圓周運動的物體,因向心力總是沿半徑指向圓心,且大小不變,故向心力是一個恒力T.因向心力指向圓心,且與線速度方向垂直,所以它不能改變線速度的大小U.對做勻速圓周運動的物體進行受力分析時,一定不要漏掉向心力V.一般曲線運動中彎曲程度不同的圓弧對應的圓弧半徑也不同。W.向心力只能改變物體的運動方向,不能改變物體運動的快慢X.若汽車以恒定的角速度轉彎,選擇內圈較為安全Y.汽車在轉彎時受到重力、支持力、摩擦力和向心力作用Z.做圓周運動的物體所受各力的合力一定充當向心力2.物理學是集科學知識、科學方法和科學思維為一體的學科。下列有關科學思維方法的敘述正確的是()A.圖甲所示,在觀察桌面的微小形變時,運用了極限思維法B.圖乙所示“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗中,運用了理想模型法C.圖丙所示的“探究向心力大小與質量、角速度、軌道半徑的關系”實驗中,運用了類比法D.圖丁為著名的伽利略斜面實驗,運用了理想實驗法3.過山車的部分軌道可簡化為半徑為、的圓,其底部位于同一水平面上,。質量為的一節(jié)過山車(可簡化為質點)以某一速度滑上半徑為的軌道時,恰好能通過軌道的最高點;若過山車通過軌道的最高點時速度恰好與通過的最高點時相等,則過山車通過的最高點時對軌道壓力為()A.0B. C. D.4.如圖所示,質量相同的質點A、B被用輕質細線懸掛在同一點O,在同一水平面內做勻速圓周運動,則()A.A的線速度一定比B的線速度大B.A的角速度一定比B的角速度大C.A的向心力一定比B的向心力小D.A所受細線的拉力一定比B所受細線的拉力小5.如圖所示,用長為L的細繩拴著質量為m的小球在豎直平面內做完整的圓周運動,重力加速度為g。則下列說法正確的是()A.小球在圓周最高點時所受向心力一定為小球重力B.小球在最高點時繩子的拉力不可能為零C.小球在最低點時繩子的拉力一定大于小球重力D.小球在最高點的速率至少為6.如圖所示,在水平轉臺上放一個質量M=2kg的木塊,它與轉臺間最大靜摩擦力Fmax=4.0N,繩的一端系在木塊上,穿過轉臺的中心孔O(孔光滑,忽略小滑輪的影響),另一端懸掛一個質量m=1.0kg的物體,當轉臺以角速度ω=5rad/s勻速轉動時,木塊相對轉臺靜止,則木塊到O點的距離可能是(g取10m/s2,M、m均視為質點)()A.0.04mB.0.08mC.0.16mD.0.28m7.如圖所示,質量不計的輕質彈性桿插入桌面上的小孔中,桿的另一端固定一質量為m的小球,今使小球在水平面內作半徑為R的勻速圓周運動,角速度為ω,則下列說法正確的是(

)A.小球所受的合外力大小為mω2RB.小球所受的合外力大小為C.小球對桿作用力的大小為D.小球對桿作用力的大小為8.如圖所示,兩個物體以相同大小的初始速度從O點同時分別向x軸正負方向水平拋出,它們的軌跡恰好是拋物線方程,(曲率半徑簡單地理解,在曲線上一點附近與之重合的圓弧的最大半徑)那么以下說法正確的是()A.初始速度為B.初始速度為C.O點的曲率半徑為D.O點的曲率半徑為9.如圖所示,一根細線下端拴一個金屬小球P,細線的上端固定在金屬塊Q上,Q放在帶小孔(小孔光滑)的水平桌面上,小球在某一水平面內做勻速圓周運動.現(xiàn)使小球在一個更高的水平面上做勻速圓周運動,而金屬塊Q始終靜止在桌面上的同一位置,則改變高度后與原來相比較,下面的判斷中正確的是()A.細線所受的拉力變小B.小球P運動的角速度變大C.Q受到桌面的靜摩擦力變小D.Q受到桌面的支持力變大10.如圖所示,內壁光滑的半球形容器固定放置,其圓形頂面水平.兩個完全相同的小球a、b分別沿容器內壁,在不同的水平面內做勻速圓周運動.下列判斷正確的是(

)A.a對內壁的壓力小于b對內壁的壓力B.a的周期小于b的周期C.a的角速度小于b的角速度D.a的向心加速度與b的向心加速度大小相等11.如圖所示,長為L的細線拴一質量為m的小球,細線另一端固定于O點,讓小球在水平面內做勻速圓周運動,這種運動通常稱為圓錐擺運動。已知運動中細線與豎直方向的夾角為θ,重力加速度為g,求∶(1)小球在水平面內做勻速圓周運動的向心力大小;(2)細線對小球的拉力F的大??;(3)小球在水平面內做勻速圓周運動的線速度大小。12.如圖所示,一半徑的圓盤水平放置,在其邊緣E點固定一個小桶,在圓盤直徑的正上方平行放置一水平滑道,滑道右端C點與圓盤圓心O在同一豎直線上,高度差。為一豎直面內的光滑圓弧軌道,半徑,且與水平滑道相切于B點。一質量的滑塊(可視為質點)從A點由靜止釋放,當滑塊經過B點時,對B點壓力為,恰在此時,圓盤從圖示位置以一定的角速度繞通過圓心的豎直軸勻速轉動,最終物塊由C點水平拋出,恰好落入圓盤邊緣的小桶內。已知滑塊與滑道間的動摩擦因數(shù)為0.3,取,求:(1)滑塊到達B點時的速度;(2)水平滑道的長度;(3)圓盤轉動的角速度應滿足的條件。13.如圖所示,一個小球可以繞O點在豎直面內做圓周運動。B點是圓周運動的最低點,不可伸長的懸線的長為L。現(xiàn)將球拉至A點,懸線剛好拉直,懸線與豎直方向的夾角θ=53°,給小球一個水平向右的初速度,結果小球剛好平拋到B點,小球的質量為m。重力加速度為g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)小球的初速度大小;(2)小球在B點開始做圓周運動時懸線的張力。14.第24屆冬季奧林匹克運動會將于2022年在中國北京和張家口舉行。如圖所示為簡化后的雪道示意圖,運動員一定的初速度從半徑R=10m的圓弧軌道AB末端水平飛出,落在傾角為的斜坡上,已知運動員到B點時對軌道的壓力是其重力的5倍,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力。求:(1)運動員到B點時的速度;(2)運動員在斜坡上的落點距B點的距離。15.如圖(a)所示,A、B為釘在光滑水平面上的兩根鐵釘,小球C用細繩拴在鐵釘B上(細繩能承受足夠大的拉力),A、B、C在同一直線上。時,給小球一個垂直于繩的速度,使小球繞著兩根鐵釘在水平面上做圓周運動。在時間內,細繩的拉力隨時間變化的規(guī)律如圖(b)所示,則:(1)兩釘子間的距離為繩長的幾分之幾?(2)時細繩的拉力大小?(3)時細繩的拉力大小?[銜接高考]1.如圖,一同學表演蕩秋千。已知秋千的兩根繩長均為10m,該同學和秋千踏板的總質量約為50kg。繩的質量忽略不計,當該同學蕩到秋千支架的正下方時,速度大小為8m/s,此時每根繩子平均承受的拉力約為()A.200N B.400N C.600N D.800N2.如圖所示,摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內做勻速圓周運動.座艙的質量為m,運動半徑為R,角速度大小為ω,重力加速度為g,則座艙()A.運動周期為B.線速度的大小為ωRC.受摩天輪作用力的大小始終為mgD.所受合力的大小始終為mω2R3.“探究向心力大小的表達式”實驗裝置如圖所示。①采用的實驗方法是A.控制變量法B.等效法C.模擬法②在小球質量和轉動半徑相同的情況下,逐漸加速轉動手柄到一定速度后保持勻速轉動。此時左右標尺露出的紅白相間等分標記的比值等于兩小球的之比(選填“線速度大小”、“角速度平方”或

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