向心力高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修2

6.2向心力一、課前回顧1.根據(jù)牛頓第一定律，如果物體不受力，它會(huì)做什么運(yùn)動(dòng)？勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是什么？變速曲線運(yùn)動(dòng)3.變速運(yùn)動(dòng)意味著什么？加速度a或合外力F不為0引出問題：那么做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力有何特點(diǎn)？vF要保證合力不能改變v的大小，F(xiàn)必須時(shí)刻垂直V，即F要指向圓心二、向心力1.在如圖的運(yùn)動(dòng)中，地球所受的合力可能沿什么方向?可能是什么力提供合力?2.在如圖的平面中，小球受到幾個(gè)力的作用?這幾個(gè)力的合力方向?應(yīng)該受到指向太陽的引力作用小球受到重力、支持力和繩子的拉力三個(gè)力的作用，其合力即為繩子的拉力，其方向指向圓心觀看視頻女運(yùn)動(dòng)員受到幾個(gè)力的作用？這幾個(gè)力的合力沿什么方向？二、向心力（自行預(yù)習(xí)并回答）1.請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本27頁向心力部分，回答以下問題：定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到一個(gè)指向圓心的合力，這個(gè)合力叫做向心力向心力特點(diǎn)：（1）向心力方向時(shí)刻

，（但始終指向

，且與速度方向

）（2）向心力作用：（3）力是矢量，根據(jù)向心力方向的特點(diǎn)得出，向心力為

（恒力或變力）（4）向心力是根據(jù)

來命名的，它可以是某一個(gè)力或是幾個(gè)力的合力來提供發(fā)生變化圓心垂直改變線速度的方向，但不改變線速度大小變力力的作用效果二、向心力的產(chǎn)生回答下列問題：以下圖片中的向心力是由什么力產(chǎn)生的？它是物體受到的嗎？二、向心力的來源具體分析請(qǐng)嘗試求出上述三幅圖中向心力的大小：隨堂練1：1.(多選)下面關(guān)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(gè)變力B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，除了受到別的物體對(duì)它的作用力外，還一定受到一個(gè)向心力的作用C.向心力可以是重力、彈力、摩擦力中的某個(gè)力，也可以是這些力中某幾個(gè)力的合力，或者是某一個(gè)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ACD隨堂練1：B2.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體，物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，物體所需的向心力由下面哪個(gè)力來提供()A.重力B.彈力C.靜摩擦力D.滑動(dòng)摩擦力隨堂練1：BC3.（多選）質(zhì)量為m的球用長為L的細(xì)繩懸于天花板的O點(diǎn)，并使之在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)線與豎直線成θ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(yùn)動(dòng)的向心力為mgtanθD.擺球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為Lsin三、向心力大小1.我們已經(jīng)知道向心力的方向，來源及特點(diǎn)。請(qǐng)觀看實(shí)驗(yàn)視頻，并回答向心力的大小與哪些物理量有關(guān)？三、向心力大小實(shí)驗(yàn)結(jié)論：ω，R一定，F(xiàn)與ｍ成正比m，Ｒ一定，F(xiàn)與ω成正比m，ω一定，F(xiàn)與Ｒ成正比通過實(shí)驗(yàn)表明，向心力的大小可以表示為：三、向心力大小根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，試推導(dǎo)出其他向心力的公式提示：隨堂練2：D1.如下圖所示，半徑為r的圓筒，繞豎直中心軸旋轉(zhuǎn)，小物塊a靠在圓筒的內(nèi)壁上，它與圓筒內(nèi)壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。假設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相同，要使a不下落，則圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度至少為

()

隨堂練2：B2.如圖所示，一個(gè)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(dòng)。有兩個(gè)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(yùn)動(dòng)，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：1D.小球A、B的線速度之比為2：1隨堂練2：D3.如圖是利用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)裝置圖．已知小球質(zhì)量為m，小球距懸點(diǎn)的豎直高度為h，小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，用秒表測(cè)得小球運(yùn)動(dòng)n圈的時(shí)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(zhuǎn)速一定時(shí)，小球的質(zhì)量越大，細(xì)線與豎直方向的夾角越小C.小球的線速度的表達(dá)式D.小球所受的合外力為隨堂練2：4.長為L的細(xì)線，拴一質(zhì)量為m的小球，細(xì)線上端固定，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，當(dāng)細(xì)線與豎直方向成θ角時(shí)，求：(重力加速度為g)(1)細(xì)線中的拉力大小；(2)小球運(yùn)動(dòng)的線速度的大小.四、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)觀察圖片，看看鏈球加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子的拉力與鏈球的運(yùn)動(dòng)方向是否垂直？用繩子拉著沙袋做變速圓周運(yùn)動(dòng)，繩子拉力與沙袋運(yùn)動(dòng)方向是否應(yīng)該垂直？并用理論知識(shí)進(jìn)行解釋當(dāng)做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子的拉力與鏈球運(yùn)動(dòng)方向、與沙袋運(yùn)動(dòng)方向都都不垂直，因?yàn)榇藭r(shí)的合力并不指向圓心四、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)1.請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本29-30頁，回答以下問題：變速圓周運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)：

所受合力可分解為兩個(gè)相互垂直的力，一個(gè)指向圓心，一個(gè)沿速度方向一般曲線運(yùn)動(dòng)的定義：

運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)分析思路：思考與討論：當(dāng)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度逐漸減小時(shí)，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？原因？課堂小結(jié)：本節(jié)內(nèi)容：不懂之處：重難點(diǎn)：向心力的來源、方向分析、向心力的性質(zhì)、大小計(jì)算、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般圓周運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)向心力的方向、向心力的計(jì)算、向心力的作用效果1.如圖所示，在室內(nèi)自行車比賽中，運(yùn)動(dòng)員以速度v在傾角為的賽道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．已知運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為m，做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A.運(yùn)動(dòng)員做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為vRB.如果運(yùn)動(dòng)員減速，運(yùn)動(dòng)員將做離心運(yùn)動(dòng)C.運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小是D.將運(yùn)動(dòng)員和自行車看成一個(gè)整體，則整體受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用課堂檢測(cè)：C課堂檢測(cè)：2.如圖所示，一圓柱形容器繞其軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)部有A、B兩個(gè)物體，均與容器的接觸面間始終保持相對(duì)靜止。當(dāng)轉(zhuǎn)速增大后A、B與容器接觸面間仍相對(duì)靜止，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D課堂檢測(cè)：3.內(nèi)表面為半球型且光滑的碗固定在水平桌面上，球半徑為R，球心為O，現(xiàn)讓可視為質(zhì)點(diǎn)的小球在碗內(nèi)的某一水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，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B.碗內(nèi)壁對(duì)小球的支持力為C.小球運(yùn)動(dòng)的速度為D.小球的運(yùn)動(dòng)周期為D課堂檢測(cè)：B4.如圖，完全相同的可視為質(zhì)點(diǎn)的甲、乙兩個(gè)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(yùn)動(dòng)．則（）A.甲運(yùn)動(dòng)時(shí)所需向心力大，甲運(yùn)動(dòng)時(shí)碗對(duì)地面的壓力會(huì)大于乙運(yùn)動(dòng)時(shí)碗對(duì)地面的壓力B.甲運(yùn)動(dòng)時(shí)所需向心力大，兩種情況下碗對(duì)地面的壓力一樣大C.兩種情況下所需向心力一樣大，甲運(yùn)動(dòng)時(shí)碗對(duì)地面的壓力小于乙運(yùn)動(dòng)時(shí)碗對(duì)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(duì)地面的壓力一樣大課堂檢測(cè)：5.用如圖所示的向心力演示器探究向心力大小的表達(dá)式。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡半徑之比為1:2:1，回答以下問題：（1）在該實(shí)驗(yàn)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(guān)系；A.理想實(shí)驗(yàn)法

B.微元法

C.控制變量法

D.等效替代法C（2）探究向心力與角速度之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)讓質(zhì)量相同的小球分別放在_____處，同時(shí)選擇半徑_____（填“相同”或“不同”）的兩個(gè)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CB相同課堂檢測(cè)：7.為驗(yàn)證向心力公式，某探究小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的演示實(shí)驗(yàn)，在米尺的一端鉆一個(gè)小孔，使小孔恰能穿過一根細(xì)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(cè)量出懸點(diǎn)到鋼球的細(xì)線長度l，使鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心為O。待鋼球的運(yùn)動(dòng)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(cè)到O點(diǎn)的距離r，并用秒表測(cè)量出鋼球運(yùn)動(dòng)n圈用的時(shí)間t。求：（1）小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T。（2）小鋼球做圓