2.2 向心力与向心加速度（备课件）-【上好课】2021-2022学年高一物理同步备课系列（粤教版2019必修第二册）

第二章 圆周运动 第二节 向心力与向心加速度 粤教版（2019）高中物理必修第二册 【实验·探究】 一、感受向心力 如图所示，绳子的一端系一小球，另一端用手固定，让小球在近似光滑的桌面上做匀速圆周运动。 （1）此时牵绳的手有什么感觉? （2）小球受到的合外力方向如何变化? （3）松手后，小球还能继续做圆周运动吗? 在上述实验中，小球受到的合外力约等于绳子的拉力。虽然小球所受合外力的方向时刻在改变，但它始终指向运动轨迹的圆心。正是合外力的作用使小球的运动方向 不断改变，并使它始终维持在圆周轨道上。 物体做匀速圆周运动时所受合外力的方向始终指向轨迹的 圆心，这个指向圆心的合外力称为向心力。 【实验·探究】 做匀速圆周运动的物体线速度方向沿着运动轨迹的切线方向，物体所受向心力方向始终指向圆心，总是与线速度方向垂直。所以匀速圆周运动中的向心力只改变物体线速度的方向，不改变线速度的大小。 旋转圆桌上的杯子由静摩擦力提供向心力 游乐场里的旋转秋千，由重力和吊绳拉力的合力提供向心力 利用如图所示的实验器材，通过牵绳的手感受绳子拉力的变化，定性探究影响匀速圆周运动向心力大小的因素。 方案如下∶ （1）保持其他因素不变，增大或减小小球旋转的角速度。 （2）保持其他因素不变，增大或减小小球旋转的半径（改变绳长）。（3）保持其他因素不变，换一个质量较大的球进行实验。 （4）除了上述三个影响因素，影响向心力大小的因素还有哪些? 如何利用这些实验器材检验猜想是否正确? 二、探究影响向心力大小的因素 【实验·探究1】 利用向心力演示器，定量探究匀速圆周运动所需向心力的大小与物体的质量、角速度的大小和运 动半径之间的关系。 转动手柄可以使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的小球速圆周运动。长槽和短槽的挡板 为小球的运动提供向心力。小球对挡板的作用力通过杠杆结构使弹簧测力筒下降，露出标尺。通过 标尺上红白下降，露出标尺。通过标尺上红白相间等分格的数量，即可求得两个小球所受向心力的 大小之比。 可以调整塔轮上的皮带，使其套到半径大小不同的塔轮上，改变长短槽旋转角速度之比。也可以将 小球放在长槽不同的卡位上，改变小球放在长槽不同的卡位上，改变小球做圆周运动的半径。 【实验·探究2】 探究1∶保持两个小球质量m、转动半径r相同，探究两个小球 所受向心力F 与角速度之间的关系。 （