5.6《向心力》学案(一)

利辛高级中学高一物理学案 撰写人 胡成 刘云琨 第 5 章第六节 向心力 一 学习目标 1 了解向心力概念 知道向心力是根据力的效果命名的 2 体验向心力的存在 3 掌握向心力的表达式 计算简单情境中的向心力 4 从牛顿第二定律角度理解向心力的表达式 本节重点 理解向心力的概念 掌握向心力的表达式 本节难点 理解向心力的概念 知识梳理 一 向心力 1 向心力 1 定义 做匀速圆周运动的物体受到指向 的合力 2 方向 始终指向 与 方向垂直 3 表达式 或 r v mFn 2 rmFn 2 4 来源 向心力是按照力的作用效果命名的 匀速圆周运动中合外力是 充当 向心力 5 作用效果 产生向心加速度 改变线速度的方向 6 对向心力的理解 向心力是效果力 向心力因其方向时刻指向圆心而得名 故它为效果力 任何性质的力都可以作为向心力 受力分析时不分析向心力 向心力是变力 向心力的方向指向圆心 与线速度方向垂直 方向时刻在改变 故向 心力是变力 7 从牛顿第二定律角度理解向心力 a公式的意义F 牛顿第二定律物体加速度maF 物体受到外力的合力 向心力向心加速度 r r v a 2 2 maF rm r v m 2 2 物体受到的始终指向 圆心的合外力 例 1 做匀速圆周运动的物体所受的向心力是 A 因向心力总是沿半径指向圆心 且大小不变 故向心力是一个恒力 B 因向心力指向圆心 且与线速度方向垂直 所以它不能改变线速度的大小 C 物体所受的合外力 D 向心力和向心加速度的方向都是不变的 答案 BC 2 实验验证 1 装置 细线下面悬挂一个钢球 用手带动钢球使它在某个水平面内做匀速圆周运动 组成一个圆锥摆 如图所示 2 求向心力 可用计算钢球所受的向心力 r v mFn 2 可计算重力和细线拉力的合力 3 结论 带入数据后比较计算出的向心力和钢球所受合力的大小 即可得出结论 n FF 钢球需要的向心力等于钢球所受外力的合力 2 变速圆周运动和一般曲线运动 1 变速圆周运动 线速度大小发生变化的圆周运动 做变速圆周运动的物体同时具有向心加速度和切向加速 度 2 一般曲线运动 1 定义 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动 2 研究方法 将一般的曲线运动分成许多很短的小段 质点在每一小段的运动都可以看 做圆周运动的一部分 两种圆周运动的比较 项目 运动 匀速圆周运动变速圆周运动 特点 大小不变 方向变v n a n F 化 不变 Tn 均变化 v n a n F 向心力来源合力等于向心力 合力沿半径方向的分力 周期性有不一定有 条件合外力大小不变 方向始终与速 度方向垂直 合外力变化 方向与速度方向不 垂直 运动性质均是非匀变速曲线运动 公式 通用rm r v mFn 2 2 r r v an 2 2 说明 1 匀速圆周运动的线速度大小不变 且只有向心加速度 2 变速圆周运动中 合外力沿半径方向的分力提供向心力 产生向心加速度 只改变速 度方向 不改变速度大小 合外力沿切线方向的分力产生切向加速度 只改变线速度的大 小 不改变线速度的方向 分组讨论 1 1 关于向心力的说法正确的是 A 物体由于做圆周运动而产生向心力 B 向心力不改变物体做圆周运动的速度大小 C 做匀速圆周运动的物体向心力是不变的 D 只要物体做圆周运动 它的合力一定指向圆心 2 如图所示 物体 A 与圆盘保持相对静止 跟着圆盘 一起做匀速圆周运动 则 A A 受重力 支持力 B A 受重力 支持力和指向圆心的静摩擦力 C A 受重力 支持力 向心力 摩擦力 D 以上说法均不正确 分组讨论 2 3 在光滑的水平面上 用长为 的细线栓一质量为的小球 以角速度做匀速圆周运动 lm 下列说法中正确的是 A 不变 越大线越易被拉断l m B 不变 越小线越易被拉断m l C 不变 越大线越易被拉断ml D 不变 减半且加倍时 线的拉力不变ml 4 汽车甲和汽车乙质量相等 以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动 甲车在乙车 的外侧 两车沿半径方向受到的摩擦力分别为和 以下说法正确的是 甲 f 乙 f A 小于 甲 f 乙 f B 等于 甲 f 乙 f C 大于 甲 f 乙 f D 和大小均与汽车速率无关 甲 f 乙 f 5 如图所示 质量相等的 A B 两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上 随圆筒一起 做匀速圆周运动 则下列关系中正确的 有 A 线速度 BA vv B 运动周期 BA TT C 它们受到的摩擦力 BA ff D 筒壁对它们的弹力 NBNA FF 分组讨论 3 6 地球的质量为 地球与太阳的距离为 地球绕太阳的运动可以kg 24 100 6 m 11 105 1 看做匀速圆周运动 太阳对地球的引力是多少 7 一个圆盘在水平面内匀速转动 角速度是 盘面上距圆盘中心的位置有srad4m10 0 一个质量为的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动 图见分组讨论 1 kg10 0 1 求小物体所受向心力的大小 2 关于小物体所受的向心力 甲 乙两人有不