第六章圓周運動第2節(jié)向心力

第2節(jié)

向心力1.了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。2.體驗向心力的存在，會分析向心力的來源。3.掌握向心力的表達式，計算簡單情景中的向心力。4.從牛頓第二定律角度理解向心力表達式。5.初步了解“圓錐擺粗略驗證向心力的表達式”的原理。6.會測量、分析實驗數(shù)據(jù)，獲得實驗結(jié)論。學習目標小球受到幾個力的作用?這幾個力的合力沿什么方向?小球受到重力、桌面的支持力和繩子的拉力。重力和支持力相互抵消，合力為繩子的拉力，沿著繩子指向圓心。GFNF向心力總指向圓心，沿半徑方向與線速度垂直，方向不斷變化只改變線速度的方向，不改變線速度的大小做勻速圓周運動的物體一定受到一個指向圓心的合力，這個力叫做向心力向心力是恒力嗎？2、方向特點：3、效果：1、定義：OF引F合＝F引＝Fn在勻速圓周運動中，合力提供向心力向心力的來源分析向心力的來源分析OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg向心力的來源分析TGF合總結(jié):物體做勻速圓周運動時由合力提供向心力.①向心力是根據(jù)效果命名的力,并不是一種新的性質(zhì)的力②向心力不是物體真實受到的一個力,不能說物體受到向心力的作用,只能說某個力或某幾個力提供了向心力.向心力的來源幾種常見的勻速圓周運動受力圖FNmgF靜

轉(zhuǎn)盤幾種常見的勻速圓周運動受力圖OθO'FTmgF合

圓錐擺物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動時,物塊的受力?桶對物塊的支持力提供向心力ωGfFN幾種常見的勻速圓周運動受力圖F合ωθO'ORθωθmmOrmgNmgNF合Fn=F合沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運動的小球幾種常見的勻速圓周運動受力圖向心力表達式:用圓錐擺驗證1、實驗的基本原理？2、實驗需要的器材？鋼球、細線、白紙、秒表、直尺rO'OθlhFTGF合3、實驗需要測量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測量？F合＝mgtanθ小球所需向心力Fn=m

v2r從運動的角度求得Fn；從受力的角度求得F合；將Fn和F合進行比較驗證：g/h=(2πn/t)2轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時間t、h注意事項rO'Oθlh1、h并不等于紙面距懸點的高度2、小球與紙面不能接觸3、測t時不能太久4、啟動小球時應確保小球做的是勻速圓周運動實驗數(shù)據(jù)記錄物理量hntg/h(2πn/t)2第一次第二次第三次驗證：g/h=(2πn/t)2變速圓周運動勻速圓周運動所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心；如果一個沿圓周運動的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運動嗎？當沿圓周運動的物體所受的合力不指向圓心時，物體做變速圓周運動。OOFn

F合vFn

vF合速度增大的圓周運動速度減小的圓周運動

勻速圓周運動GNF變速圓周運動合力全部提供向心力合力部分提供向心力OFnFF合v

一般曲線運動運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，可以稱為一般曲線運動。r1r2一般曲線運動各個地方的彎曲程度不一樣，如何研究？3、向心力的大小2、向心力的作用效果：1、向心力的方向：4、變速圓周運動中的合力并非向心力在勻速圓周運動中合力充當向心力指向圓心改變速度的方向小結(jié)Fn=m

v2rFn=mω2rFn

=m

r

4π2T

2常考題型題組一向心力的理解【思路點撥】做勻速圓周運動，合力等于向心力，指向圓心。【解析】硬幣做勻速圓周運動，合力指向圓心，對硬幣受力分析，受重力、支持力和靜摩擦力，如圖所示，重力和支持力平衡，靜摩擦力提供向心力。DBBCCD題組二向心力的來源與計算ABCBCCD題9［2019·西安高三二模］［多選］如圖所示，轉(zhuǎn)臺上固定有一長為4L的水平光滑細桿，兩個中心有孔的小球A、B從細桿穿過并用原長為L的輕彈簧連接起來，小球A、B的質(zhì)量分別為3m、2m。豎直轉(zhuǎn)軸處于轉(zhuǎn)臺及細桿的中心軸線上，當轉(zhuǎn)臺繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動時（）A.小球A、B受到的向心力之比為3∶2B.當輕彈簧長度變?yōu)?L時，小球A做圓周運動的半徑為1.5LC.當輕彈簧長度變?yōu)?L時，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動的角速度為ω，則彈簧的勁度系數(shù)為1.8mω2D.如果角速度逐漸增大，則小球B先接觸轉(zhuǎn)臺邊沿CDD題組三實驗：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關系0.101m/kgr/mn/轉(zhuǎn)t/sh/m0.2000.0505099.01.00（4）在誤差允許的范圍內(nèi)，可認為F1

F2（選填“=”“>”或“<”），證明向心力的表達式正確。0.098=題12［2019·河北滄州高三模擬］某探究小組用能夠顯示并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動頻率的小電動機驗證勻速圓周運動的向心力關系式F=mrω2。（1）如圖所示，把轉(zhuǎn)動頻率可調(diào)的小電動機固定在支架上，轉(zhuǎn)軸豎直向下，將搖臂平臺置于小電動機正下方的水平桌面上。（2）在轉(zhuǎn)動軸正下方固定一不可伸長的細線，小電動機轉(zhuǎn)軸與細線連接點記為O。細線另一端穿過小鐵球的球心并固定。（3）啟動電動機，記錄電動機的轉(zhuǎn)動頻率f，當小球轉(zhuǎn)動穩(wěn)定時，將搖臂平臺向上移動，無限接近轉(zhuǎn)動的小球。（4）關閉電動機，測量O點到搖臂平臺的高度h。（5）改變電動機的轉(zhuǎn)動頻率，重復上述實驗。本實驗

（選填“需要”或“不需要”）測量小球的質(zhì)量。請你根據(jù)所記錄的O點到搖臂平臺的高度h和小球的直徑D，重力加速度為g，若所測物理量滿足g=

，則F=mrω2成立。（用所測物理量符號表示）

不需要題13［2019·北京平谷區(qū)高二期末］向心力演示器如圖所示。轉(zhuǎn)動手柄1，可使變速塔輪2和3以及長槽4和短槽5隨之勻速轉(zhuǎn)動。皮帶分別套在塔輪2和3上的不同圓盤上，可使兩個槽內(nèi)的小球分別以幾種不同的角速度做勻速圓周運動，小球做圓周運動的向心力由橫臂6的擋板對小球的壓力提供，球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿使彈簧測力套筒7下降，從而露出標尺8，標尺8上露出的紅白相間等分格子的多少可以顯示出兩個球所受向心力的大小?，F(xiàn)分別將小球放在兩邊的槽內(nèi)，為探究小球受到的向心力大小與半徑的關系，下列做法正確的是（）A.皮帶分別套在塔輪2和3大小不同的圓盤上，用質(zhì)量不同的小球做實驗B.皮帶分別套在塔輪2和3大小不同的圓盤上，用質(zhì)量相同的小球做實驗C.皮帶分別套在塔輪2和3大小相同的圓盤上，用質(zhì)量不同的小球做實驗D.皮帶分別套在塔輪2和3大小相同的圓盤上，用質(zhì)量相同的小球做實驗

D題14［2019·北京朝陽區(qū)高二期末］如圖所示，質(zhì)量為m1的球1與質(zhì)量為m2的球2放置在某向心力演示儀上。該演示儀可以將向心力的大小由兩邊立柱的刻度顯示出來，左邊立柱可顯示球1所受的向心力F1的大小，右邊立柱可顯示球2所受的向心力F2的大小。皮帶與輪A、輪B有多種組合方式，圖示為其中的一種組合，此時連接皮帶的兩輪半徑RA=RB。圖中兩球距離立柱轉(zhuǎn)軸中心的距離rA=rB，下列說法正確的是（）A.若m1>m2，搖動手柄，則立柱上應顯示F1<F2B.若m1=m2，僅將球1改放在N位置，搖動手柄，則立柱上應顯示F1>F2C.若m1=m2，僅調(diào)整皮帶位置使RA>RB，則立柱上應顯