第六章 第二节　向心力（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（人教版2019）

解析：(1)小球做平抛运动，所以根据平抛运动知识 h＝1 2 gt2， 解得 t＝4 s， 水平方向有 x＝R＝v0t， 解得 v0＝5 m/s； (2)对圆盘上的 A 点，转过的角度必定是 2π的整数倍，即θ＝2kπ， 所以ω＝2kπ t ＝kπ 2 (rad/s)(k＝1、2、3…)。 答案：(1)5 m/s (2)kπ 2 (rad/s)(k＝1、2、3…) 第二节 向心力 课程标准 核心素养 1. 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、质量的关系。 2. 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力 1. 物理观念：理解向心力的概念，知道它是根据力的作用效果命名的。 2. 科学思维：通过比较，知道变速圆周运动的合力与向心力的大小与方向。3．科学探究：通过活动和实验探究， 体会控制变量法在研究多个物理量关 系中的应用。 4．科学态度与责任：有学习和研究向 心力的内在动机，在实际问题中坚持实 事求是的态度 一、向心力 高效导学 01 步 预习新知，落实必备知识 1. 定义：做匀速圆周运动的物体产生向心加速度的原因是它受到了指向圆心的合力，这个力叫做向心力。 2. 方向：始终沿着半径指向圆心。 3. 来源：向心力是由某个力或者几个力的合力提供的，是根据力的作用效果 命名的。 二、向心力的大小 1. 用向心力演示仪探究向心力大小的表达式(1)实验装置：向心力演示仪 (2)向心力演示仪工作原理 转动手柄 1，可使变速塔轮 2 和 3 以及长槽 4 和短槽 5 随之匀速转动，槽内 的小球做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂 6 的挡板对小球的压力 提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒 7 下降，从而露出标尺 8，标尺 8 上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。 2. 向心力的大小 ( n )F ＝mω2r 或 mv2 r 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1．变速圆周运动合力的作用效果 (1)跟圆周相切的分力 Ft：与物体运动的方向平行，改变线速度的大小。(2)指向圆心的分力 Fn：与物体运动的方向垂直，改变线速度的方向。2．一般曲线运动 (1) 曲线运动：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动，如图所示。 (2) 处理方法：将曲线分割成为许多很短的小段，质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。 【概念辨析·试身手】(1)做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。(×) (2)物体由于做圆周运动而产生了一个向心力。(×) (3) 做匀速圆周运动的物体的向心力大小是不变的。(√) (4)物体做圆周运动的速度越大，向心力一定越大。 (×) (5)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。 (√) 高效导学 02 步 课堂探究，培优关键能力 要点一 | 探究向心力大小的表达式 【要点培优】 1. 实验方法：控制变量法。 2. 实验过程 (1) 保持两个小球的质量 m 和角速度ω相同，使两球运动半径 r 不同进行实验， 比较向心力 Fn 与运动半径 r 之间的关系。 (2) 保持两个小球的质量 m 和运动半径 r 相同，使两球的角速度ω不同进行实验，比较向心力 Fn 与角速度ω之间的关系。 (3) 保持运动半径 r 和角速度ω相同，用质量 m 不同的钢球和铝球进行实验， 比较向心力 Fn 与质量 m 的关系。 3. 实验结论 两球相同 不同的 实验结论 的物理量 物理量 m、ω r r 越大，Fn 越大，Fn∝r m、r ω ω越大，Fn 越大，Fn∝ω2 r、ω m m 越大，Fn 越大，Fn∝m 精确的实验表明向心力的大小可以表示为 F ＝mω2r 或 F ＝mv2 。 n n r 【应用培优】 [例 1] 如图所示皮带分别套在塔轮 2 和 3 上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。 现将小球 A 和 B 分别放在两边的槽内，小球 A 和 B 的质量分别为 mA 和 mB，做圆周运动的半径分别为 rA 和 rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺 8 上左边露出的等分格子多于右边，则下列说法正确的( ) A. 若 rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力 越大 B. 若 rA＞rB，mA＝mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力 越大 C. 若 rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越大向心 力越小 D. 若 rA＝rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小 解析：选 A。根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮