向心力+高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)VIP

第六章圓周運(yùn)動(dòng)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復(fù)習(xí)舊知圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速曲線運(yùn)動(dòng)速度改變，一定有加速度合外力一定不為零那么勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力有何特點(diǎn)呢？飛椅與人一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？把人和飛椅看成一個(gè)整體，受重力和繩的拉力，合力指向圓心。OFFFvvvO結(jié)論：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合力始終指向圓心，與速度v垂直。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷變化，說(shuō)明物體一定受到了力的作用。那么迫使物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力有何特點(diǎn)呢？向心力1.定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力總指向圓心，這個(gè)指向圓心的力叫作向心力。3.方向：指向圓心，向心力方向與速度方向垂直，是變力。4.作用效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小。向心力2.符號(hào)：FnOFFFvvvO隨堂訓(xùn)練例：如圖小球在光滑的木板上在輕繩的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列選項(xiàng)正確的是（）A、小球受重力、支持力、繩子拉力和向心力作用B、小球做勻速率運(yùn)動(dòng)C、繩子拉力時(shí)刻指向圓心D、松手后小球?qū)⒗^續(xù)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)BC提供的向心力1、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力為物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力受力分析求提供探究向心力大小的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)器材：向心力演示器、兩個(gè)質(zhì)量相同的鋼球和一個(gè)質(zhì)量小的鋁球。向心力演示器124358762、向心力演示器的構(gòu)造勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1、變速塔輪2和3、長(zhǎng)槽4和短槽5、橫臂6、彈簧測(cè)力套筒7、標(biāo)尺8。實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法（1）F與m的關(guān)系保持r、ω一定保持ω、m一定（3）F與ω的關(guān)系保持m、r一定（2）F與r的關(guān)系探究向心力大小的表達(dá)式在松手的瞬間，細(xì)線對(duì)筆沒(méi)有拉力，筆沿著切線方向運(yùn)動(dòng)。松手之前，若忽略地面對(duì)筆的摩擦，則筆受到的合力即為細(xì)線的拉力，拉力即為使小球做圓周運(yùn)動(dòng)的力。這個(gè)拉力的特點(diǎn)是：_____結(jié)論：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力總指向圓心。這個(gè)指向圓心的合力即向心力。向心力的方向不斷___，所以向心力____恒力。向心力只改變速度___,不改變速度____。向心力的來(lái)源FNGF向心力不是一種新的性質(zhì)的力勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力充當(dāng)向心力。向心力是根據(jù)力的作用效果命名的!合力向心力的來(lái)源ωOGFNFfGFfFNωF向=F合=FfF向=F合=FN向心力的來(lái)源θωθmOrmgFNF合O'ORθωmmgFNF合F向=F合＝mgtanθ向心力的來(lái)源1.物塊受到哪些力的作用？畫(huà)出受力示意圖。2.摩擦力的方向有什么特征？3.加快轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，物塊會(huì)怎么運(yùn)動(dòng)？轉(zhuǎn)臺(tái)與物體間沒(méi)有發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)FNGf靜摩擦力始終指向圓心靜摩擦力充當(dāng)向心力勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力充當(dāng)向心力OFFFvvvO

小球受力分析：

結(jié)論：

做勻速圓運(yùn)動(dòng)的小球，合外力指向圓心，與速度v垂直，因此不改變速度大小，只改變速度方向勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力有何特點(diǎn)？問(wèn)題探究【牢記】：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力大小不變，方向沿半徑指向圓心，方向時(shí)刻變化，是一變力.向心力的大小根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)論:物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。根據(jù)

推導(dǎo)向心力的另一表達(dá)式：公式：Fn＝mrω2探究向心力大小的表達(dá)式向心力表達(dá)式思考：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，那么力是如何改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的？VF1.變速圓周運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)V2.一般的曲線運(yùn)動(dòng)——運(yùn)動(dòng)軌跡不是直線，也不是圓周。①曲線的每一小段都可以視為圓周的一部分。曲率半徑切向徑向③半徑方向的合外力等于向心力：②半徑為曲線在該點(diǎn)的曲率半徑。

變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)向心力1.判斷（1）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是恒力。（2）向心力和重力、彈力一樣，都是根據(jù)性質(zhì)命名的。（3）向心力可以是物體受到的某一個(gè)力，也可以是物體受到的合力。（4）物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一個(gè)向心力。（5）向心力不改變物體做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小。（6）襪子在洗衣機(jī)里做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力是由筒壁對(duì)襪子的摩擦力提供的?！痢痢獭痢獭料蛐牧?.如圖所示，一只老鷹在水平面內(nèi)盤旋做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于老鷹受力的說(shuō)法正確的是（）A.老鷹受重力、空氣對(duì)它的作用力和向心力的作用B.老鷹受重力和空氣對(duì)它的作用力C.老鷹受重力和向心力的作用D.老鷹受空氣對(duì)它的作用力和向心力的作用B1.下列說(shuō)法正確的是()A.因?yàn)関=ωr，所以v與ω成正比 B.因?yàn)棣?v/r，所以ω與r成正比C.因?yàn)棣?2π/T，所以ω與T成反比 D.因?yàn)関=2πr/T，所以v與T成正比前情回顧2.如圖所示，一小球用輕繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中小球所需的向心力是()A．繩的拉力B．重力和繩的拉力的合力C．重力和繩的拉力的合力沿繩方向的分力D．繩的拉力和重力沿繩方向的分力的合力做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的指向圓心的合力叫做向心力θO'OL如圖所示，在長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，捏住繩子的上端，使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就成了一個(gè)圓錐擺。當(dāng)繩子跟豎直方向的夾角為θ時(shí)，試求出：教材32頁(yè)例題4）通過(guò)計(jì)算說(shuō)明:要增大夾角θ，應(yīng)該增大小球運(yùn)動(dòng)的角速度ω。3）小球運(yùn)動(dòng)的向心加速度an的大小。1）繩子拉力T的大小。2）小球所受向心力的大小。【例】(多選)下列關(guān)于向心力的敘述中，正確的是 ()A．向心力的方向始終指向圓心，因此向心力是一個(gè)變力B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，除受到別的物體對(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．向心力既改變物體速度的方向，也改變物體速度的大小AC向心力時(shí)刻指向圓心，其方向時(shí)刻改變，因此向心力是一個(gè)變力，故A正確；向心力是根據(jù)力的作用效果來(lái)命名的，它可以是物體受到的合力，也可以是某一個(gè)力的分力，因此，在進(jìn)行受力分析時(shí)，不能再分析向心力，故B錯(cuò)誤，C正確；向心力與線速度方向垂直，因此向心力只改變線速度方向，不改變線速度大小，故D錯(cuò)誤。課堂練習(xí)(多選)在光滑的水平面上，用長(zhǎng)為l的細(xì)線拴一質(zhì)量為m的小球，以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A.l、ω不變，m越大，線越易被拉斷B.m、ω不變，l越小，線越易被拉斷C.m、l不變，ω越大，線越易被拉斷D.m不變，l減半且角速度加倍時(shí)，線的拉力不變分析考向、向心力公式的應(yīng)用m不變，l減半而角速度ω加倍時(shí)，線的拉力加倍小球在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)則T＝mω2l線上拉力越大，線越容易斷AC如圖所示，豎直固定的錐形漏斗內(nèi)壁是光滑的，內(nèi)壁上有兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B，在各自不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).以下關(guān)于A、B兩球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度(vA、vB)、角速度(ωA、ωB)、加速度(aA、aB)和對(duì)內(nèi)壁的壓力(FNA、FNB)的說(shuō)法正確的是()A.vA>vB B.ωA>ωBC.aA>aB D.FNA>FNB

分析由向心力的公式Fn＝mrω2可知，半徑大的，角速度小，所以ωA<ωBA對(duì)小球受力分析如圖所示mgFFn則由于兩個(gè)小球的質(zhì)量相同，并且都是在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即θ相同，所以兩個(gè)小球的向心力的大小和受到的支持力的大小都相同，所以有FNA＝FNB，aA＝aB由向心力的公式Fn＝m可知，半徑大的，線速度大，所以vA>vB，課堂檢測(cè)：B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)：

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(wèn)題：（1）在該實(shí)驗(yàn)中，主要利用了_____來(lái)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相同安徽省寧國(guó)中學(xué)1.定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，受到的指向圓心的力。2.方向：總是指向圓心——方向不斷變化，是變力！3.效果：只改變速度的方向，不改變速度的大小（與速度垂直的力只改變方向，共線的力改變快慢）。4.來(lái)源：效果力，由性質(zhì)力（重力、彈力或摩擦力等）提供（2）物體所受的合外力全部指向圓心勻速圓周運(yùn)動(dòng)（3）物體所受的合外力不是指向圓心變速圓周運(yùn)動(dòng)（合力與速度夾角為銳角加速，鈍角減速）（1）向心力為物體所受的過(guò)圓心方向的合力向心力6.2向心力探究向心力大小的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)過(guò)程：控制變量的方法（1）在角速度、軌道半徑不變的條件下，探究向心力與質(zhì)量的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在ω、r不變的條件下，

Fn∝mω1:ω2r1:r2m1:m2F1:F2實(shí)驗(yàn)一1:11:11:21:2（2）在角速度、質(zhì)量不變的條件下，探究向心力與軌道半徑的關(guān)系：ω1:ω2r1:r2m1:m2F1:F