第六章 第2节 向心力(Word教参)-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册（人教版）

第2节　向心力 1.理解向心力是一种效果力，方向总是指向圆心. 2.通过实验探究，了解向心力的大小与半径、角速度、质量之间的关系. 3.理解向心力的表达式，并能用来进行计算. 4.知道在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力. 物理观念 科学探究 科学思维 科学思维 知识点一　向心力 1．定义：做圆周运动的物体所受到的__指向圆心__方向的合力叫向心力． 2．方向：始终沿__半径__指向圆心． 知识点二　向心力的大小 表达式：(1)Fn＝__mω2r__；(2)Fn＝　m　. 知识点三　变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1．变速圆周运动：同时具有__向心__加速度和__切向__加速度的圆周运动． 2．一般的曲线运动的处理方法 一般的曲线运动，可以把曲线分割成许多极短的小段，每一小段可看作一小段圆弧，研究质点在每一小段的运动时，可以采用__圆周运动__的分析方法进行处理． 1．判断下列说法的正误． (1)向心力和重力、弹力一样，都是根据性质命名的．(　　) (2)向心力可以是物体受到的某一个力，也可以是物体受到的合力．(　　) (3)变速圆周运动的向心力并不指向圆心．(　　) (4)变速圆周运动的向心力大小可能改变．(　　) 答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 2．是因为物体有了向心力才做圆周运动，还是因为物体做圆周运动而产生向心力？ 答案 向心力不是物体实际受到的力，而是一种效果力，向心力能不断改变物体的速度方向，使物体做圆周运动；不是因为物体做圆周运动而产生了向心力，而是物体做圆周运动必须由外界提供向心力． 考点一　对向心力的理解 【例题1】 如图所示，在竖直平面内有一粗糙的半圆形槽，一个小球从槽上的A点由静止释放，在运动到最低点B的过程中，下列说法错误的是(　　) A．小球受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用 B．小球经过AB的中点C点时所需向心力由重力、弹力、摩擦力的合力提供 C．小球经过AB的中点C点时所需向心力由重力沿半径方向上的分力与支持力的合力提供 D．小球到达B点时所需的向心力由重力、支持力两个力提供 思维导引：(1)理解向心力的性质；(2)分析清楚小球在运动过程中实际受到哪几个力，准确找出向心力的来源． 答案　B 解析　对小球受力分析易知，选项A正确；小球在竖直平面内做变速圆周运动时，向心力只是合力的一个分力，合力的另一分力提供产生切向加速度所需的力，选项B错误；向心力是物体在半径方向上所受外力的合力，经过C点时，摩擦力与半径垂直，与向心力无关，沿半径方向上有支持力与重力沿半径方向的分力，而经过B点时，重力方向沿半径所在直线，摩擦力方向仍与半径垂直，选项C、D正确． 分析向心力来源的注意要点 1．向心力可能是物体受到的某一个力或某几个力的合力，也可能是某一个力的分力． 2．物体做匀速圆周运动时，合力一定是向心力，方向指向圆心，它只改变速度的方向． 3．物体做变速圆周运动时，合力方向与速度方向一定不垂直，合力沿半径方向的分力充当向心力，改变速度的方向，合力沿平行轨道切线方向的分力改变速度的大小． 4．物体做变速圆周运动，当速率增大时，物体受到的合力方向与速度方向的夹角为锐角；当速率减小时，物体受到的合力方向与速度方向的夹角为钝角． 【变式1】 下列关于向心力的说法正确的是(　　) A．做匀速圆周运动的物体除了受重力、弹力等力外，还受到向心力的作用 B．向心力和重力、弹力一样，是性质力 C．做匀速圆周运动的物体的向心力为其所受的合力 D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力 答案　C 解析　向心力是一个效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力，或是某个力的分力，选项A、B错误；匀速圆周运动的物体所受合力指向圆心，完全提供向心力，非匀速圆周运动中合外力指向圆心的分力提供向心力，选项C正确，D错误． 考点二　　探究影响向心力大小的因素 【例题2】 在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中． (1)如图所示，A、B都为质量相同的钢球，图中所示是在研究向心力的大小F与________的关系． A．质量m　　　 B．角速度ω　　　 C．半径r (2)如图所示，若图中标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4，由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为________． A．1∶4 B．4∶1 C．1∶2 D．2∶1 思维导引：实验中，采用控制变量法探究向心力大小与质量、角速度、半径的关系，在其中两个变量一定时，探究向心力与另一个量的关系；根据实验中所给的条件，先判断出不变的量和变化的量分别是哪些物理量，即可明确实验探究的是向心力与哪个物理量的关系． 解析 (1)变速轮塔半径不同，两轮转动的角速度不同，两球的角速度不同，A、