第六章 6.2 向心力-【精彩三年】2020-2021学年高中新教材物理必修第二册课程探究与巩固配套PPT（人教版 浙江专版）

杭州良品图书有限公司 精彩三年课程探究与巩固 物理 必修第二册 第六章　圆周运动 6．2　向心力 * 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的 力就叫作向心力，用符号Fn表示。 2．方向：始终指向圆心(与线速度v垂直)。 3．作用：向心力只改变线速度的方向。 【思辨】 判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)向心力可以是恒力。(　　) (2)向心力的方向不变。(　　) (3)向心力是根据力的作用效果命名的。(　　) (4)向心力只改变速度的方向。(　　) (5)任何一个力或几个力的合力，只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。(　　) (6)做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要再受一个向心力。(　　) × × √ √ √ × 1．实验器材：向心力演示器、两个质量相同的 钢球和一个质量小的铝球。 2．向心力演示器的构造：手柄1、变速塔轮2和 3、长槽4、短槽5、横臂6、弹簧测力套筒7、标尺8。 3．原理：匀速转动手柄1，使变速塔轮2、3以及长槽4和短槽5随之匀速转 动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动，使小球做匀速圆周运动的向心 力由横臂6的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂 的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出 的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 4．实验步骤 (1)探究向心力与质量的关系 让钢球与铝球的质量之比为2∶1，将钢球和铝球分别放在相同半径处， 摇动手柄。观察弹簧测力套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。 结论：其他条件相同的情况下，质量越大，弹簧测力套桶露出标度的格 数越多，即向心力越大。 (2)探究向心力与角速度的关系 将两个质量相同的小钢球放在相同半径处，皮带套在两个半径之比为 2∶1的变速塔轮上，转动手柄观察弹簧测力套筒露出标度的格数，比较 向心力的大小。 结论：其他条件相同的情况下，角速度越大，弹簧测力套桶露出标度的 格数越多，即向心力越大。 (3)探究向心力与半径的关系 将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处，摇动手柄观察弹簧测力套 筒露出标度的格数，比较向心力的大小。 结论：其他条件相同的情况下，半径越大，弹簧测力套桶露出标度的格 数越多，即向心力越大。 精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fn＝mω2r，再结合v＝ωr 得：向心力的大小还可以表示为 思考题 用如图所示的实验装置探 究影响向心力大小的因素。长 槽上的挡板B到转轴的距离是 挡板A的2倍，长槽上的挡板A 和短槽上的挡板C到各自转轴 的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 (1)当皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，塔轮边缘处的___________(填“线速度”或“角速度”)大小相等。 (2)探究向心力和角速度的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将________相同的小球分别放在挡板______和挡板______处(后两空均填“A”“B”或“C”)。 (3)皮带套的两个塔轮的半径分别为RA、RB。某次实验让RA＝2RB，则A、B两球的角速度之比为_________。 线速度 质量 A C 1∶2 【解析】 (1)皮带传动的两塔轮边缘各点线速度大小相等。(2)该实验采用“控制变量法”进行研究，为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系，必须用质量相等的小球，在小球运动半径相等的情况下做实验。(3)A、B两点属于传送带传送，所以vA＝vB，由v＝ωr，RA∶RB＝2∶1可知ωA∶ωB＝RB∶RA＝1∶2。 1．变速圆周运动 (1)定义：物体沿着圆周运动，线速度大小处处不相等的运动。 (2)变速圆周运动的物体受的合力，一般不指向圆 心。物体受的合力在沿半径方向的分力提供向心 力，改变物体速度的方向；物体受的合力在沿切 线方向的分力改变物体的速度大小。 如图所示，做圆周运动的沙袋正在加速转动。O是沙袋运动轨迹的圆 心，F是绳对沙袋的拉力。根据F产生的效果，可以把F分解为两个相互 垂直的分力：跟圆周相切的分力Ft和指向圆心的分力Fn。Ft与沙袋运动 的速度同向，使得沙袋的速度越来越大；Fn指向圆心，提供沙袋做圆周 运动所需的向心力，改变沙袋速度的方向。 2．一般的曲线运动 (1)定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称