2019-2020学年高中物理必修2（通用版）（导学案+课后提升训练）第五章第8课时　向心力 (2份打包)

第8课时　向心力 学习指导,核心素养物理观念,科学思维1. 通过具体实例，理解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果来命名的．,√,√2. 通过阅读课本，掌握向心力的表达式，并会分析、计算向心力．,,√3. 通过阅读课本，查阅资料，知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，知道合外力的作用效果．,,√ 1. 向心力：做匀速圆周运动的物体，产生向心加速度的原因是它一定受到了指向________的合力，这个合力叫做向心力． (1) 表达式：Fn＝________或Fn＝________． (2) 方向：始终指向________，由于方向时刻改变，所以向心力是________(填“恒力”或“变力”)． (3) 注意：向心力是根据力的________(填“效果”或“性质”)来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力． 2. 做圆周运动的沙袋正在做加速运动，如图所示，变速圆周运动所受合外力一般不指向圆心，会产生两个方面的效果： (1) 合外力F跟圆周相切的分力Fτ，产生切向加速度aτ，描述速度______变化的快慢． (2) 合外力F指向圆心的分力Fn，产生向心加速度an，向心加速度只改变速度的________． 3. 一般曲线运动：分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段的运动看作________运动的一部分，采用________运动的分析方法进行处理． 一、 对向心力的理解 1. 向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力． 2. 向心力的确定 (1) 确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置． (2) 分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力． 例1　如图所示，游乐园的游戏项目——旋转飞椅，飞椅从静止开始缓慢转动，经过一小段时间，坐在飞椅上的游客的运动可以看作匀速圆周运动．整个装置可以简化为如图所示的模型．忽略转动中的空气阻力．设细绳与竖直方向的夹角为θ，则(　　) 　　 A. 飞椅受到重力、绳子拉力和向心力作用 B. θ角越大，飞椅的向心加速度就越大 C. 只要线速度足够大，θ角可以达到90° D. 飞椅运动的周期随着θ角的増大而增大 【思路分析】　飞椅做匀速圆周运动时，由重力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律进行分析即可． 【解析】　飞椅受到重力和绳子的拉力作用，二者的合力提供向心力，故选项A错误；根据牛顿第二定律可知：mgtan θ＝man，则向心加速度为大小为：an＝gtan θ，可知θ角越大，飞椅的向心加速度就越大，故选项B正确；若θ角可以达到90°，则在水平方向绳子的拉力提供向心力，竖直方向合力为零，但是竖直方向只有重力作用，合力不可能为零，故选项C错误；设绳长为L，则根据牛顿第二定律可知：mgtan θ＝m，当θ增大则cos θ减小，导致周期T减小，故选项D错误．2Lsin θ，整理可以得到：T＝ 【答案】　B 【点评】　飞椅做匀速圆周运动时，由重力和绳子的拉力的合力提供向心力，因此受力分析时不能将向心力作为单独的力而分析出来，这是易错的地方． 二、 变速圆周运动的向心力 1. 匀速圆周运动中合力全部用来提供向心力，合力指向圆心，变速圆周运动中，合力沿着半径方向的分量提供向心力，合力不指向圆心． 2. 变速圆周运动中，物体所受的合力方向与速度方向一定不垂直，当速率增大时，物体受到的合力与速度方向之间的夹角是锐角，当速率减小时，物体受到的合力与速度方向之间的夹角是钝角． 例2　(2019·济南一中高一上月考)质量为m的石块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果摩擦力的作用使得石块的速度大小不变，如图所示，那么(　　) A. 因为石块做匀速运动，所以其加速度为零 B. 石块下滑过程中加速度始终为零 C. 石块下滑过程中受的摩擦力大小不变 D. 石块下滑过程中的所受合外力大小不变，方向始终指向球心 【思路分析】　石块的速率不变，做匀速圆周运动，合外力提供向心力，根据牛顿第二定律可以判断加速度的变化，根据切线方向合力为零，可以判断摩擦力的变化． 【解析】　由题可知，下滑过程中石块的速度大小不变，即石块做匀速圆周运动，合外力提供向心力，大小不变，根据牛顿第二定律知，加速度大小不变，方向始终指向圆心，故AB错误，D正确；在下滑过程中，切线方向的合力为零，即在切线方向上摩擦力应与重力的分力大小相等，方向相反，因重力沿切线方向的分力变小，故摩擦力也会越来越小，故C错误． 【答案】　D 【点评】　解决本题的关键知道物体做匀速圆周运动，合外力提供向心力，向心加速度的方向始终指向圆心，由于速度大小没有发生变化