向心力導(dǎo)學(xué)案-高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

試卷第=page88頁，共=sectionpages11頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁6.2向心力 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解向心力的概念。2．知道向心力與哪些因素有關(guān)，理解公式的確切含義并能用來計(jì)算。3．能夠應(yīng)用向心力公式求解圓周運(yùn)動(dòng)的問題。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1．理解向心力的概念。2．理解牛頓第二定律在圓周運(yùn)動(dòng)上的應(yīng)用，會(huì)確定軌道平面、圓心及向心力?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】向心力的確定和運(yùn)用向心力的知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象。【新知探究】一、向心力及其大小1．向心力：做運(yùn)動(dòng)的物體，會(huì)受到指向的合力，這個(gè)合力叫做向心力。（1）向心力總是指向圓心，始終與垂直，只改變速度的而不改變速度的。（2）向心力是根據(jù)力的命名，可是各種性質(zhì)的力，也可以是它們的，還可以是某個(gè)力的。（3）如果物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力就是物體受到的；如果物體做運(yùn)動(dòng)（線速度大小時(shí)刻改變），向心力并非是物體受到的合外力。（4）向心力的大?。河蓪?shí)驗(yàn)驗(yàn)證知，向心力的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)，與物體轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度和半徑有關(guān)。精確的實(shí)驗(yàn)證明，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力與物體質(zhì)量成正比、與半徑成正比、與角速度的平方成正比。向心力公式是：F向=mω2r=m。（5）對(duì)向心力公式的理解：向心力公式F向=，其意義是：質(zhì)量為m的物體在半徑為r的圓周上以速率v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的合外力（向心力）大小是。同樣的道理，F(xiàn)向=mω2r，其意義是：質(zhì)量為m的物體在半徑為r的圓周上以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的合外力是mω2r。如果物體所受的合力大小不滿足或mω2r等，方向不總是垂直于線速度的方向，物體就會(huì)偏離圓軌道做一般的曲線運(yùn)動(dòng)。二、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)1．變速圓周運(yùn)動(dòng)的合力：變速圓周運(yùn)動(dòng)的合力產(chǎn)生兩個(gè)方向的效果，如圖1所示。圖1（1）跟圓周相切的分力Ft：改變物體速度的大小。（2）指向圓心的分力Fn：改變物體速度的方向。2．一般的曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法（1）一般的曲線運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)。（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弧。研究質(zhì)點(diǎn)在這一小段的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理。【學(xué)習(xí)小結(jié)】1．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)指向圓心的力就叫作向心力，用符號(hào)：F向2．向心力來源向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，它不是具有確定性質(zhì)的某種力，它可以是某一個(gè)力或者幾個(gè)力的合力提供的。向心力的大小可以表示為：F向=mω2r=m。一、單選題1．如圖所示，游樂園有一種游戲設(shè)施叫做“魔盤”，當(dāng)“魔盤”轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，游客隨“魔盤”一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。分析游客的受力情況，下列說法正確的是（）A．游客受重力、支持力、摩擦力和向心力B．游客受到摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反C．游客受到摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同D．游客受到摩擦力方向指向圓心2．一個(gè)物體在光滑水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某一時(shí)刻起該物體受到一個(gè)始終跟速度方向垂直、大小不變的水平力作用，此后物體的運(yùn)動(dòng)（）A．速度的大小和方向均變化B．加速度的大小和方向均變化C．軌跡為拋物線D．軌跡為圓3．向心力演示器如圖所示。把兩個(gè)質(zhì)量相同的小球分別放在長槽和短槽內(nèi)，使它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同。依次調(diào)整塔輪上的皮帶的位置，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，可以探究（）A．向心力的大小與質(zhì)量的關(guān)系B．向心力的大小與半徑的關(guān)系C．向心力的大小與角速度的關(guān)系D．角速度與周期的關(guān)系4．如圖所示為探究向心力大小表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)裝置圖。在探究時(shí)主要采用的科學(xué)方法是（）A．控制變量法 B．等效替代法 C．理想實(shí)驗(yàn)法 D．演繹法5．關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)，以下說法中錯(cuò)誤的是（）A．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力一定不為零B．做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度一定是變化的C．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力方向一定指向圓心D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度方向一定指向圓心6．如圖所示，光滑桿偏離豎直方向的夾角為，桿以O(shè)為支點(diǎn)繞豎直線旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量為m的小球套在桿上可沿桿滑動(dòng)。當(dāng)桿角速度為ω1時(shí)，小球的旋轉(zhuǎn)平面在A處，線速度為v1，球?qū)U的壓力為N1；當(dāng)桿角速度為ω2時(shí)，小球的旋轉(zhuǎn)平面在B處，線速度為v2，球?qū)U的壓力為N2，則有（）A．N1=N2 B．N1<N2 C．v1>v2 D．ω1<ω27．如圖所示，質(zhì)量相等的兩小球A、B用長度相等的兩根細(xì)線連接著，在光滑的水平面上以相同的角速度繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，兩細(xì)線上的拉力為（）A．2∶1 B．2∶3 C．5∶3 D．3∶28．如圖，置于豎直面內(nèi)半徑為r的光滑金屬圓環(huán)，質(zhì)量為m的帶孔小球穿于環(huán)上，同時(shí)有一長為r的細(xì)繩一端系于圓環(huán)最高點(diǎn)，另一端系小球，當(dāng)圓環(huán)以角速度ω（ω≠0）繞圓環(huán)豎直直徑轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)（）A．細(xì)繩對(duì)小球的拉力可能為零B．細(xì)繩和金屬圓環(huán)對(duì)小球的作用力大小可能相等C．金屬圓環(huán)對(duì)小球的作用力不可能為零D．當(dāng)ω=時(shí)，金屬圓環(huán)對(duì)小球的作用力為零二、多選題9．下列說法正確的是A．做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，每秒鐘速度的改變量一定相等B．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所受合外力的方向一定與速度方向垂直C．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心加速度的方向一定與速度方向垂直D．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所受的合外力等于圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力10．如圖所示，將一質(zhì)量為m的擺球用長為L的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就會(huì)沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺。已知重力加速度為g，細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ。下列說法中正確的是（）A．?dāng)[球受重力、拉力和向心力的作用B．?dāng)[球的線速度大小為C．?dāng)[球的周期為D．?dāng)[線上的拉力大小為11．有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。如圖所示，圖中虛線表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h，下列說法中正確的是（）A．h越高，摩托車對(duì)側(cè)壁的壓力將越大B．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度將越大C．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的周期將越大D．h越高，摩托車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力將越大12．如圖所示，一個(gè)小球可以繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。B點(diǎn)是圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，不可伸長的懸線的長為L?，F(xiàn)將球拉至A點(diǎn)，懸線剛好拉直，懸線與豎直方向的夾角θ=53°，給小球一個(gè)水平向右的初速度，結(jié)果小球剛好平拋到B點(diǎn)，小球的質(zhì)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?。唬?）小球在B點(diǎn)開始做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)懸線的張力。13．如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤的中心有一個(gè)光滑的豎直小圓孔，質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上，A到圓心的距離為r，物體A通過輕繩與物體B相連，B與A質(zhì)量相同.若物體A與轉(zhuǎn)盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω在什么范圍內(nèi)，物體A才能隨盤轉(zhuǎn)動(dòng)而不滑動(dòng)？14．如圖所示，兩小球P、Q用不可伸長的細(xì)線連接，分別穿在水平粗糙細(xì)桿和豎直光滑細(xì)桿上，球P的質(zhì)量為m=0.1kg，球Q的質(zhì)量為M=0.3kg，兩球均可視為質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)整個(gè)裝置以豎直桿為軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩金屬球始終與桿在圖示位置保持相對(duì)靜止，已知球P與豎直桿之間距離為L1=0.75m，細(xì)線長度為L=1.25m，球P與水平桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2。求ω的取值范圍。15．利用如圖所示的方法測定細(xì)線的抗拉強(qiáng)度。在長為L的細(xì)線下端懸掛一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的小盒，小盒的左側(cè)開一孔，一個(gè)金屬小球從斜軌道上釋放后，水平進(jìn)入小盒內(nèi)，與小盒一起向右擺動(dòng)?，F(xiàn)逐漸增大金屬小球在軌道上釋放時(shí)的高度，直至擺動(dòng)時(shí)