第六章 2.向心力 第1课时 向心力的分析及表达式的应用（教参Word）- 【勤径学升·同步练测】2022-2023学年高一新教材物理必修第二册（人教版）

第1课时　向心力的分析及表达式的应用 学习目标 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。 1.科学思维： （1）控制变量法分析讨论问题； （2）微元的思想； （3）实际问题模型化。 2.关键能力： （1）数学方法的应用； （2）建模能力。 [对应学生用书第27页] 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。这个指向圆心的力就叫作向心力。 2.作用：对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生改变，因此，所受合力只改变速度的方向。 3.方向：向心力的方向始终指向圆心，由于向心力的方向时刻改变，所以向心力是变力。 4.效果力：向心力是根据力的作用效果来命名的，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。 二、向心力的大小 Fn＝mω2r或者Fn＝m。 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不等于向心力，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，只改变速度的大小。 （2）合外力F指向圆心的分力Fn，此分力即向心力，只改变速度的方向。 2.一般的曲线运动的处理方法 （1）定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。 （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圆弧，研究质点在这一小段的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理，如图所示。 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （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。 （√） （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。 （√） 2.如图所示，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 （　　） A.重力　　　　　　 B.弹力 C.静摩擦力 D.滑动摩擦力 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 [对应学生用书第28页] 要点一　对向心力的理解 　　当天气晴朗的时候，我们经常可以看到许多鸟儿在空中盘旋，如果将鸟儿的运动等效为水平面内的圆周运动，那么是哪些力在提供向心力呢？ 提示　重力和空气对鸟儿的作用力的合力，也等于空气的作用力在水平方向的分力。 1.向心力的特点 （1）方向：时刻在变化，始终指向圆心，与线速度的方向垂直。 （2）大小：Fn＝m＝mω2r＝mωv＝mr，在匀速圆周运动中，向心力大小不变；在非匀速圆周运动中，其大小随速率v的变化而变化。 2.向心力的作用效果：由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小，只改变线速度的方向。 3.向心力的来源：匀速圆周运动中，向心力等于物体的合外力。常等效为三种情况：合力充当向心力，某一个力充当向心力，某个力的分力充当向心力。 匀速圆周运动向心力的来源 [例1]　如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一木块 A，它随圆盘一起做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是 （　　） 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，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，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，摩擦力的方向与木块运动方向相同 [解析]　由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O，故C项正确。 [答案]　C 1.关于向心力，下列说法中正确的是 （　　） A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力 B.向心力不改变物体做圆周运动的速度大小 C.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力 D.做一般曲线运动的物体所受的合力即为向心力 解析　向心力是根据力的作用效果命名的，它不改变速度的大小，只改变速度的方向，选项A错误，B正确；做匀速圆周运动的物体的向心力始终指向圆心，方向在不断变化，是变力，选项C错误；做一般曲线运动的物体所受的合力通常可分解为切线方向的分力和法线方向的分力，切线方向的分力提供切向加速度，改变速度的大小，法线方向的分力提供向心加速度，