5.4.1 向心力（备课件）-【上好课】2021-2022学年高一物理同步备课系列（沪科版2020 必修第二册）

第五章 曲线运动 5.4.1 向心力 沪科版（2020）高中物理必修第二册 主讲人：小k君 知识回顾 热身训练 风速仪结构如图（a）所示，光源发出的光经光纤传输，被探测器接收，当风轮旋转时，通过齿轮带动凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住，已知风轮叶片转动半径为r，每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。若某段时间△t内探测器接收到的光强随时间变化关系如图（b）所示，则该时间段内风轮叶片（　　） 【答案】A 学习目标 1、理解向心加速度产生的原因和计算方法 2、理解向心力的特点及其来源 3、理解匀速圆周运动的条件以及匀速圆周运动和变速圆周运动的区别 4、能够熟练地运用力学的基本方法解决圆周运动问题 5、理解外力所能提供的向心力和做圆周运动所需要的向心力之间的关系，以此为根据理解相信运动和离心运动 新课引入 “水流星”是我国传统的杂技项目，演员们把盛有水的容器用绳子拉住在空中如流星般快速舞动，同时表演高难度的动作，容器中的水一滴也没有洒出来，“水流星”的运动快慢与手中的力的大小有什么关系？ 游乐场里有各种有趣的游戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。那么，空中飞椅为什么能够飞起来呢？ 新课引入 将“空中飞椅”的运动简化为右图的“圆锥摆”运动，可以认为小球在水平面上摆动时速度大小一直不变，请大家思考： ① 小球做什么样的运动？ ② 小球的运动状态是否发生变化？ ③ 小球运动状态变化的原因是什么？ ④ 小球受到的作用力有何特点？ 匀速圆周运动 速度大小不变，方向改变 合外力不为零 ★ 本节课的重点 体验向心力 观察与思考：小球为什么不会掉下来？ 1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合力，叫向心力。 4. 效果：只改变 v 的方向，不改变 v 的大小。 3. 方向：始终指向圆心 ( 与 v 垂直 )，是变力。 2. 符号：Fn 向心力 v v v O Fn Fn Fn 知识点一：向心力 常见匀速圆周运动物体的向心力来源 FN mg Ff 转 盘 静摩擦力Ff 提供向心力 常见匀速圆周运动物体的向心力来源 F 环 绕 模 型 万有引力提供向心力 实验演示：向心力演示仪 实验结论 实验结论：ω，R一定，F与ｍ成正比 m，Ｒ一定，F与ω成正比 m， ω一定，F与Ｒ成正比 n 知识点二：向心力的大小 1．下面关于向心力的叙述中，正确的是 （ ）（多选）A．向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力B．做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用外，还一定受到一个向心力的作用C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力D．向心力只改变物体速度的方向，不改变物体速度的大小 错题精讲 【难度】★【答案】ACD【解析】向心力是按力的作用效果来命名的，它可以是物体受力的合力，也可以是某一个力的分力，因此，在进行受力分析时，不能再分析向心力。向心力时刻指向圆心与速度方向垂直，所以向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，即向心力不做功。 2．关于匀速圆周运动的说法，正确的是 （ ）（多选）A．匀速圆周运动的速度大小保持不变，所以做匀速圆周运动的物体没有加速度B．做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向时刻都在改变，所以必有加速度C．做匀速圆周运动的物体，加速度的大小保持不变，所以是匀变速曲线运动D．匀速圆周运动加速度的方向时刻都在改变，所以匀速圆周运动一定是变加速曲线运动 【难度】★【答案】BD【解析】速度和加速度都是矢量，做匀速圆周运动的物体，虽然速度大小不变，但方向时刻在改变，速度时刻发生变化，必然具有加速度。加速度大小虽然不变，但方向时刻改变，所以匀速圆周运动是变加速曲线运动。 向心力：作用效果是产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小。方向：指向圆心。物体做匀速圆周运动所需向心力大小可以表示为： 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。 知识小结 若有所获，请给自己比个