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word（人教版 浙江专版）

6．2　向心力 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江学考 链接浙江选考 通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系 物理观念：建立向心力的概念，形成相互作用观。 科学思维：在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。 科学探究：提出问题——猜想与假设——实验验证——分析数据——得出结论 1．理解向心力的概念、性质、公式，会分析向心力的来源 2． 会利用向心力公式进行简单的计算 1．理解向心力的概念、性质、公式，会分析向心力的来源 2．会利用向心力公式进行简单的计算 3．能分析匀速圆周运动中供求关系 知识点一　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。(　×　) 知识点二　实验：探究向心力大小的表达式 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Fn＝。 【思辨】 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__线速度__(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__质量__相同的小球分别放在挡板__A__和挡板__C__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__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。 知识点三　变速圆周运动和一般曲线运动 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