内容正文:
第六章 圆周运动
物理·必修 第二册
菜 单
2 向心力
第六章 圆周运动
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菜 单
[学业要求与核心素养]
1.理解向心力的概念,知道向心力是一种效果力,方向总是指向圆心。
2.知道向心力与哪些因素有关,并能用来进行计算。
3.知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点。
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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____。这个指向_____的力就叫作向心力。
2.作用
对于做匀速圆周运动的物体,物体的速度____不发生改变,因此,所受_____只改变速度的_____。
圆心
圆心
大小
合力
方向
自主预习·基础落实
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3.方向
向心力的方向始终指向_____,由于____________时刻改变,所以向心力是变力。
4.效果力
向心力是根据力的______来命名的,凡是能使物体做匀速圆周运动的力,不管属于哪种性质,都是向心力。
圆心
向心力的方向
效果
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二、向心力的大小
Fn=mω2r 或者Fn=mv2/r。
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
变速圆周运动所受合外力一般不等于_______,合外力一般产生两个方面的效果。
(1)合外力F跟圆周相切的分力Ft,只改变速度的______。
向心力
大小
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(2)合外力F指向圆心的分力Fn,此分力即向心力,只改变速度的_____。
2.一般的曲线运动的处理方法
(1)定义:运动轨迹既不是____,也不是____的曲线运动。
(2)处理方法:一般的曲线运动,可以把曲线分割成许多很短的小段,每一小段可看作一小段____,研究质点在这一小段的运动时,可以采用_________的分析方法进行处理,如图6-2-1所示。
直线
方向
圆周
圆弧
圆周运动
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图6-2-1
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1.判断下列说法的正误。
(1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。( )
(2)向心力可以由重力或弹力等来充当,是效果力。( )
(3)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。( )
[自我诊断]
×
√
√
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(4)圆周运动中,合外力等于向心力。( )
(5)向心力产生向心加速度。( )
(6)变速圆周运动的向心力并不指向圆心。( )
(7)做变速圆周运动的物体所受合力的大小和方向都改变。( )
×
√
×
√
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2.如图6-2-2所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体,物体随圆筒一起转动,物体所需的向心力由下面哪个力来提供
图6-2-2
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A.重力
B.弹力
C.静摩擦力
D.滑动摩擦力
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解析 本题可用排除法,首先可排除A、D两项;若向心力由静摩擦力提供,则静摩擦力或其分力应指向圆心,这是不可能的,C错,故选B。
答案 B
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[问题探究]
如图6-2-3所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍,长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板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相对大小。
知识点一 对向心力的理解
互动探究·素能培优
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图6-2-3
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(1)本实验采用什么物理方法?
(2)在探究影响向心力大小的因素时,如何进行实验操作?
①探究向心力和角速度的关系。
②探究向心力和半径的关系。
③探究向心力和质量的关系。
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提示 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某些量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法。
(2)①在探究向心力和角速