第6章 第2节 向心力（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册 (人教版2019)

第2节　向心力 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．知道向心力是根据力的效果命名的，会分析向心力的来源。 2．掌握向心力的表达式，能够计算简单情境中的向心力。 3．知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法 感受影响向心力大小的因素，通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度和质量的关系 通过生产和生活中圆周运动的实例，培养将向心力知识应用于生产和生活的意识 [对应学生用书P28] 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，这个力叫作向心力。 2．方向：向心力的方向始终指向圆心，其方向时刻改变，因此向心力是变力。 3．作用：对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生改变，因此，所受合力只改变速度的方向。 4．向心力是由某个力或者几个力的合力❶提供的，是根据力的作用效果命名的。 注意：受力分析时不分析向心力。 1．匀速圆周运动中，物体所受的合力指向圆心。(　　√　　) 2．向心力的方向总是指向圆心，是恒力。(　　×　　) 3．向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。(　　√　　) 4．向心力是和重力、弹力、摩擦力一样的力。(　　×　　) 知识点二 向心力的大小❷ 1．定性研究：我们也先通过实验感受向心力大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验，进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。 结论：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。 2．探究向心力大小的表达式 精确的实验表明，向心力的大小可以表示为Fn＝＝mω2r。 知识点三 变速圆周运动和一般的曲线运动的受力特点 1．变速圆周运动所受合外力一般不指向运动轨迹的圆心，根据F产生的效果，可以把F分解为两个互相垂直的分力。 ①跟圆周相切的分力Ft，Ft方向与物体运动方向共线，改变线速度的大小❸。 ②指向圆心的分力Fn，提供物体做圆周运动所需的向心力，改变线速度的方向。 2．一般的曲线运动中，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动可以看作圆周运动的一部分。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 1．变速圆周运动的向心力一定等于合力。(　　×　　) 2．变速圆周运动中合力沿圆周切线方向的分力改变速度的大小。(　　√　　) 3．变速圆周运动中合力指向圆心的分力就是向心力。(　　√　　) 4．一般曲线运动不能用圆周运动的分析方法。(　　×　　) 5．做圆周运动的物体所需向心力Fn一定与v2成正比。(　　×　　) 批注❶：圆周运动为平面运动，向心力在这个平面内且指向圆心。物体受到的合力在沿半径方向上的分力提供向心力(若合力指向圆心，则合力提供向心力)。 批注❷：在物理学中，认识物理量时可以先定性了解，然后再探究不同物理量之间的定量关系。定性指用文字语言描述物理量间的规律。定量指用数学语言描述物理量间的规律。 例如：物体质量一定时，加速度随力的增大而增大为定性关系；加速度与力成正比(a＝)为定量关系。 批注❸：若Ft与物体运动的速度反向，物体的速度将越来越小；若Ft与物体运动的速度同向，物体的速度将越来越大。 [对应学生用书P29] 探究点一　向心力　(相互作用观念之形成) ►情境探究 女运动员以男运动员为圆心做圆周运动，不计摩擦力，女运动员受哪几个力？谁提供向心力？ 提示：女运动员受重力、支持力、拉力，三个力的合力或拉力的分力提供向心力。 ►探究归纳 1．向心力的作用效果：向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。 2．向心力的来源：向心力可以由某个力或者几个力的合力提供，也可由某个力的分力提供。向心力是根据力的作用效果命名的。 3．常见的向心力模型 模型 向心力 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 细线的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G 用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 细线的拉力提供向心力，F向＝FT 物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff 小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合 4．探究向心力大小的表达式 (1)探究装置：向心力演示器 (2)探究原理：控制变量法。 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。根据标尺8上露出的红白相间等分标记❸，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 (3)实验思路 ①控制小球质量和半径不变，探究向心加速度与角速度的关系。 ②控制小球质量和角速度不变，探究向心加速度与半径的关系。 ③控制小球半径和角速度不变，探究向心加速度与质量的关系。 (4)实验过程 ①保持两个小球的质量m和角速度ω相同，