人教版高中物理必修2第五章第6節(jié)向心力學案

1、人教版高中物理必修2第五章第6節(jié)向心力學案學員姓名： 年 級：高一 輔導科目：物理課時數： 學科教師： 授課日期2020授課時段組長簽字授課類型TCT星級教學目的1.理解向心力的概念，會分析向心力的來源(重點)2.知道向心力大小與哪些因素有關，并能利用向心力表達式進行計算(重點)3.理解在變速圓周運動中向心力為合力沿半徑方向的分力(難點)重點難點1、知道向心力大小與哪些因素有關，并能利用向心力表達式進行計算(重點)教學內容T同步課堂導入圓周運動要不要力的作用，這個力哪來的？知識模塊1、向心力1定義做勻速圓周運動的物體具有向心加速度，是由于它受到了指向圓心的合力，這個合力叫做向心力2公式：Fn和

2、Fnm2r.3方向向心力的方向始終指向圓心，由于方向時刻改變，所以向心力是變力4效果力向心力是根據力的作用效果來命名的，凡是產生向心加速度的力，不管屬于哪種性質，都是向心力判斷：1做勻速圓周運動的物體所受的向心力是恒力(×)2向心力和重力、彈力一樣，是性質力(×)3向心力可以由重力或彈力等來充當，是效果力()思考：如圖5­6­1所示，汽車轉彎時在水平路面上做圓周運動，那么汽車的向心力由什么力來提供？圖5­6­1【答案】由路面的靜摩擦力提供如圖5­6­2所示，圓盤上物體隨圓盤一起勻速轉動；在光滑漏斗內壁上，小球做勻速

3、圓周運動請思考：圖5­6­2探討1：它們運動所需要的向心力分別由什么力提供？【答案】圓盤上物體所需要的向心力由圓盤對它的指向圓心的靜摩擦力提供；光滑漏斗內的小球做圓周運動的向心力由它所受的彈力和重力的合力提供探討2：計算圓盤上物體所受的向心力和漏斗內壁上小球的角速度分別需要知道哪些信息？【答案】計算圓盤上物體所受的向心力需要知道物體做圓周運動的半徑、角速度(或線速度)、物體的質量計算漏斗內壁上小球的角速度需要知道小球做圓周運動的半徑、小球所受的合力以及小球的質量1向心力的作用效果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，只改變線速度的

4、方向2向心力的來源物體做圓周運動時，向心力由物體所受力中沿半徑方向的力提供3幾種常見的實例如下：實例向心力示意圖用細線拴住的小球在豎直面內轉動至最高點時繩子的拉力和重力的合力提供向心力，F向FG用細線拴住小球在光滑水平面內做勻速圓周運動線的拉力提供向心力，F向FT物體隨轉盤做勻速圓周運動，且相對轉盤靜止轉盤對物體的靜摩擦力提供向心力，F向Ff小球在細線作用下，在水平面內做圓周運動重力和細線的拉力的合力提供向心力，F向F合典型例題1對做圓周運動的物體所受的向心力說法正確的是()A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B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

5、的大小C向心力是物體所受的合外力D向心力和向心加速度的方向都是不變的【答案】做勻速圓周運動的物體所受的向心力大小恒定，方向總是指向圓心，是一個變力，A錯誤；向心力只改變線速度方向不改變線速度大小，B正確；只有做勻速圓周運動的物體其向心力是由物體所受合外力提供，C錯誤；向心力與向心加速度的方向總是指向圓心，是時刻變化的，D錯誤 B2(多選)在光滑的水平面上，用長為l的細線拴一質量為m的小球，以角速度做勻速圓周運動，下列說法中正確的是()Al、不變，m越大線越易被拉斷Bm、不變，l越小線越易被拉斷Cm、l不變，越大線越易被拉斷Dm不變，l減半且角速度加倍時，線的拉力不變【答案】在光滑水平面上的物體

6、的向心力由繩的拉力提供，由向心力公式Fm2l，得選項A、C正確3.如圖5­6­3所示，圓盤上疊放著兩個物塊A和B，當圓盤和物塊繞豎直軸勻速轉動時，物塊與圓盤始終保持相對靜止，則() 圖5­6­3A物塊A不受摩擦力作用B物塊B受5個力作用C當轉速增大時，A受摩擦力增大，B受摩擦力減小DA對B的摩擦力方向沿半徑指向轉軸【答案】物塊A受到的摩擦力充當其向心力；物塊B受到重力、支持力、A對物塊B的壓力、A對物塊B的沿半徑向外的靜摩擦力和圓盤對物塊B的沿半徑向里的靜摩擦力，共5個力的作用；當轉速增大時，A、B所受摩擦力都增大；A對B的摩擦力方向沿半徑向外 B總結和

7、歸納向心力與合外力的關系1向心力是按力的作用效果來命名的，它不是某種確定性質的力，可以由某個力來提供，也可以由某個力的分力或幾個力的合力來提供2對于勻速圓周運動，合外力提供物體做圓周運動的向心力，對于非勻速圓周運動，其合外力不指向圓心，它既要改變線速度大小，又要改變線速度方向，向心力是合外力的一個分力C專題知識模塊2、變速圓周運動和一般曲線運動1變速圓周運動變速圓周運動所受合外力一般不等于向心力，合外力一般產生兩個方面的效果：(1)合外力F跟圓周相切的分力Ft，此分力產生切向加速度at，描述速度大小變化的快慢(2)合外力F指向圓心的分力Fn，此分力產生向心加速度an，向心加速度只改變速度的方向

8、2一般曲線運動的處理方法一般曲線運動，可以把曲線分割成許多很短的小段，每一小段可看作一小段圓弧圓弧彎曲程度不同，表明它們具有不同的半徑這樣，質點沿一般曲線運動時，可以采用圓周運動的分析方法進行處理判斷：1圓周運動中指向圓心的合力等于向心力()2圓周運動中，合外力等于向心力(×)3向心力產生向心加速度()思考：1向心力公式Fm或Fm2r對變速圓周運動成立嗎？【答案】成立向心力公式Fm或Fm2r不僅適用于勻速圓周運動，也適用于變速圓周運動和一般的曲線運動2什么情況下質點做速度越來越大的圓周運動，什么情況下質點做速度越來越小的圓周運動？【答案】當合力與速度的夾角為銳角時，質點的速度越來越大

9、；當合力與速度的夾角為鈍角時，質點的速度越來越小蕩秋千是小朋友很喜歡的游戲，當秋千向下蕩時，請思考：圖5­6­4探討1：此時小朋友做的是勻速圓周運動還是變速圓周運動？【答案】小朋友做的是變速圓周運動探討2：繩子拉力與重力的合力指向懸掛點嗎？運動過程中，公式Fnmm2r還適用嗎？【答案】小朋友蕩到最低點時，繩子拉力與重力的合力指向懸掛點，在其他位置，合力不指向懸掛點公式Fnmm2r仍然適用勻速圓周運動和變速圓周運動的對比勻速圓周運動變速圓周運動線速度特點線速度的方向不斷改變、大小不變線速度的大小、方向都不斷改變加速度特點只有向心加速度，方向指向圓心，方向不斷改變，大小不變既有

10、向心加速度，又有切向加速度其中向心加速度指向圓心，大小、方向都不斷改變受力特點合力方向一定指向圓心，充當向心力合力可分解為與圓周相切的分力和指向圓心的分力，指向圓心的分力充當向心力周期性有不一定有性質均是非勻變速曲線運動公式Fnmm2r，an2r都適用典型例題4如圖5­6­5所示，物塊P置于水平轉盤上隨轉盤一起運動，且與圓盤相對靜止，圖中c沿半徑指向圓心，a與c垂直，下列說法正確的是()圖5­6­5A當轉盤勻速轉動時，P受摩擦力方向為b方向B當轉盤加速轉動時，P受摩擦力方向可能為c方向C當轉盤加速轉動時，P受摩擦力方向可能為a方向D當轉盤減速轉動時，P受

11、摩擦力方向可能為d方向【答案】物塊轉動時，其向心力由靜摩擦力提供，當它勻速轉動時其方向指向圓心，當它加速運動時其方向斜向前方，當它減速轉動時，其方向斜向后方D5.如圖5­6­6所示，水平轉盤上放有質量為m的物體(可視為質點)，連接物體和轉軸的繩子長為r，物體與轉盤間的最大靜摩擦力是其壓力的倍，轉盤的角速度由零逐漸增大，求：圖5­6­6(1)繩子對物體的拉力為零時的最大角速度；(2)當角速度為時，繩子對物體拉力的大小【答案】(1)當恰由最大靜摩擦力提供向心力時，繩子拉力為零且轉速達到最大，設轉盤轉動的角速度為0，則mgmr，得0.(2)當時，>0，所

12、以繩子的拉力F和最大靜摩擦力共同提供向心力，此時，Fmgm2r即Fmgm··r，得Fmg. (1)(2)mg總結和歸納變速圓周運動中合力的特點T能力課后作業(yè)1(多選)如圖5­6­7所示，一小球用細繩懸掛于O點，將其拉離豎直位置一個角度后釋放，則小球以O點為圓心做圓周運動，運動中小球所需的向心力是()A繩的拉力B重力和繩拉力的合力C重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力D繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力 圖5­6­7【答案】對小球進行受力分析，它受重力和繩子拉力的作用，向心力是指向圓心方向的合力因此，可以說是小球所受合力沿繩方向的分力，也可以

13、說是各力沿繩方向的分力的合力，選C、D.2.如圖5­6­8所示，某物體沿光滑圓弧軌道由最高點滑到最低點的過程中，物體的速率逐漸增大，則()圖5­6­8A物體的合力為零B物體的合力大小不變，方向始終指向圓心OC物體的合力就是向心力D物體的合力方向始終與其運動方向不垂直(最低點除外)【答案】物體做加速曲線運動，合力不為零，A錯；物體做速度大小變化的圓周運動，合力不指向圓心，合力沿半徑方向的分力提供向心力，合力沿切線方向的分力使物體速度變大，即除在最低點外，物體的速度方向與合力方向間的夾角為銳角，合力方向與速度方向不垂直，B、C錯，D對 3一輛滿載新鮮水果的貨

14、車以恒定速率通過水平面內的某轉盤，角速度為，其中一個處于中間位置的水果質量為m，它到轉盤中心的距離為R，則其他水果對該水果的作用力為()AmgBm2RC. D.【答案】處于中間位置的水果在水平面內隨車轉彎，做水平面內的勻速圓周運動，合外力提供水平方向的向心力，則F向m2R，根據平衡條件及平行四邊形定則可知，其他水果對該水果的作用力大小為F，選項C正確，其他選項均錯誤 4質量為m的木塊從半球形的碗口下滑到碗底的過程中，如果由于摩擦力的作用，使得木塊的速率不變，那么()A下滑過程中木塊的加速度為零B下滑過程中木塊所受合力大小不變C下滑過程中木塊所受合力為零D下滑過程中木塊所受的合力越來越大【答案】

15、因木塊做勻速圓周運動，故木塊受到的合外力即向心力大小不變，向心加速度大小不變，故選項B正確 5如圖所示，在水平冰面上，狗拉著雪橇做勻速圓周運動，O點為圓心能正確表示雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的圖是()【答案】由于雪橇在冰面上滑動，其滑動摩擦力方向必與運動方向相反，即沿圓的切線方向；因雪橇做勻速圓周運動，合力一定指向圓心由此可知C正確 6.質量不計的輕質彈性桿P插在桌面上，桿端套有一個質量為m的小球，今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運動，角速度為，如圖5­6­9所示，則桿的上端受到的作用力大小為()圖5­6­9Am2R B.C. D不能確定【答案

16、】小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運動這兩個力的合力充當向心力必指向圓心，如圖所示用力的合成法可得桿的作用力：F，根據牛頓第三定律，小球對桿的上端的反作用力FF，C正確7. (多選)如圖5­6­10所示，質量相等的A、B兩物體緊貼在勻速轉動的圓筒的豎直內壁上，隨圓筒一起做勻速圓周運動，則下列關系中正確的有() A線速度vA>vBB運動周期TA>TBC它們受到的摩擦力FfA>FfBD筒壁對它們的彈力FNA>FNB 圖5­6­10【答案】由于兩物體角速度相等，而rA>rB，所以vArA>vBrB，A項對；由于相等，則T相

17、等，B項錯；因豎直方向受力平衡，Ffmg，所以FfAFfB，C項錯；彈力等于向心力，所以FNAmrA2>FNBmrB2，D項對 AD8長為L的細線，拴一質量為m的小球，細線上端固定，讓小球在水平面內做勻速圓周運動，如圖5­6­11所示，求細線與豎直方向成角時：圖5­6­11(1)細線中的拉力大小；(2)小球運動的線速度的大小【答案】(1)小球受重力及繩子的拉力兩力作用，如圖所示，豎直方向FTcos mg，故拉力FT.(2)小球做圓周運動的半徑rLsin ，向心力FnFTsin mgtan ，而Fnm，故小球的線速度v. (1)(2)9. (多選)球

18、A和球B可在光滑桿上無摩擦滑動，兩球用一根細繩連接如圖5­6­12所示，球A的質量是球B的兩倍，當桿以角速度勻速轉動時，兩球剛好保持與桿無相對滑動，那么()A球A受到的向心力大于球B受到的向心力B球A轉動的半徑是球B轉動半徑的一半C當A球質量增大時，球A向外運動D當增大時，球B向外運動 圖5­6­12【答案】因為桿光滑，兩球的相互拉力提供向心力，所以FAFB，A錯誤；由Fm2r，mA2mB，得rB2rA，B正確；當A球質量增大時，球A向外運動，C正確；當增大時，球B不動，D錯誤 BC10長度不同的兩根細繩懸于同一點，另一端各系一個質量相同的小球，使它們在同一水平面內做圓錐擺運動，如圖5­6­13所示，則有關于兩個圓錐擺的物理量相同的是() 圖5­6­13A周期B線速度C向心力 D繩的拉力【答案】擺動過程中繩子的拉力和重力的合力充當向心力，設繩與豎直方向間的夾角為，如圖所示根據幾何知識可得Fmgtan ，rhtan ，根據公式Fm2r可得，又知道T，所以兩者的周期相同，A正確；根據公式vr可得線速度不同，B錯誤；由于兩者