6.2 向心力-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第二册)

6.2 向心力 [学习目标] 1. 知道什么是向心力，知道向心力的作用，知道它是根据力的作用效果命名的. 2. 体验向心力的存在，会设计相关实验，探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 3. 会分析向心力的来源，掌握向心力的表达式，并能用来进行计算 4. 知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点． 1、 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 的力叫作向心力． 2． 作用：改变速度的 ． 3． 方向：始终沿着 指向 ． 4． 向心力是根据力的 命名的，它是由 提供． 2、 向心力的大小 Fn＝ 或者Fn＝ 3、 变速圆周运动和一般的曲线运动 1． 变速圆周运动的合力：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果，如图1所示． 图1 1　 跟圆周相切的分力Ft：改变线速度的 ． 2　 指向圆心的分力Fn：改变线速度的 ． 2． 一般的曲线运动的处理方法 1　 一般的曲线运动：运动轨迹既不是 也不是 的曲线运动． 2　 处理方法：可以把曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作 的一部分，分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用 运动的分析方法来处理． 1． 做匀速圆周运动的物体，当所受合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出．(　　) 2． 摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动，这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故．(　　) 3． 向心力可以是物体受到的某一个力，也可以是物体受到的合力．(　　) 4． 变速圆周运动的向心力不指向圆心．(　　) 5． 向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力(　　) 6． 做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外，还一定受到一个向心力的作用(　　) 7． 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(　　) 8． 向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小(　　) 知识点一：对向心力的理解 如图所示，用细绳拉着质量为m的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动． 1． 小球受哪些力作用？合力指向什么方向？ 2． 除以上力外，小球还受不受向心力？ 【探究重点】 1． 向心力的作用效果是改变速度方向，不改变速度大小． 2． 向心力不是作为具有某种性质的力来命名的，而是根据力的作用效果命名的，它可以由某个力或几个力的合力提供． 3． 向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力． 4． 不是质点做圆周运动才产生向心力，而是由于向心力的存在，才使质点不断改变其速度方向而做圆周运动． 5． 物体受力满足什么条件时做匀速圆周运动？合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心． 【例题精讲】 1. 如图4所示，一圆盘可绕过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法正确的是(　　) 图4 A．木块A受重力、支持力和向心力 B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向与木块运动方向相反 C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向指向圆心 D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向与木块运动方向相同 【巩固训练】 2. 关于向心力的说法正确的是(　　) A．物体由于做圆周运动而产生了向心力 B．向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小 C．对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力 D．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 知识点二：定性研究影响向心力大小的因素 探究方案一　用向心力演示器定量探究 1． 实验原理 向心力演示器如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动．皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动．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，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值． 2． 实验步骤 1　 皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，探究向心力与小球质量的关系． 2　 皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小球转动角速度和质量相同时，探究向心力与转动半径的关系． 3　 皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，小球质量和转动半径相同时，探究向心力与角速度的关系． 3． 实验结论：在半径和角速度一定的情况下，向心力大小与质量成正比．