课时6.2 向心力-2022-2023学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）

第六章 圆周运动 课时6.2 向心力 1. 理解向心力的概念。 2. 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3. 知道向心力大小与哪些因素有关，掌握向心力公式，并能用来计算向心力。 4. 掌握变速圆周运动和一般的曲线运动的分析方法。 一、向心力 1.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力。 2.方向：向心力总是沿半径指向圆心。由于方向时刻改变，所以向心力是变力。 3.作用效果：向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。 4.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。 二、探究向心力大小的表达式 1.探究装置：向心力演示器 2.探究方法 控制变量 探究内容 ω、r相同，改变m 探究向心力Fn与质量m的关系 m、r相同，改变ω 探究向心力Fn与角速度ω的关系 m、ω相同，改变r 探究向心力Fn与半径r 的关系 3.结论和推论 (1)向心力表达式：Fn=m 或Fn=mω2r。 (2)推导式：a.因为ω==2πn，所以Fn=mω2r=mr=4mπ2n2r; b.因为v=ωr，所以Fn=mω2r=mωv=mv。 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1.变速圆周运动的受力特点 做变速圆周运动的物体，其所受的合力不指向圆心，合力F可以分解为互相垂直的两个分力:跟圆周相切的分力Ft和指向圆心的分力Fn。Ft产生切线方向的加速度，切向加速度与物体的速度方向共线，它改变速度的大小;Fn产生指向圆心方向的加速度，与速度方向垂直，改变速度的方向。 (1)物体做加速圆周运动时，合力F方向与速度v方向间的夹角小于90°，如图甲所示，其中Ft使v增大，Fn使v改变方向。 (2)物体做减速圆周运动时，合力F方向与速度v方向间的夹角大于90°，如图乙所示，其中Ft使v减小，Fn使v改变方向。 2.一般曲线运动的研究方法 如图所示，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，研究质点在每一小段的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 基础过关练 题组一　对向心力的理解及来源分析 1.(2022海南琼中中学期中)关于向心力，下列说法正确的是 (　　 ) A.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各力的合力，不能是某个力的分力 B.向心力一定由做圆周运动的物体所受的合力提供，它是根据力的作用效果命名的 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.向心力只能改变物体的运动方向，不能改变物体运动的快慢 2.(2021江苏外国语学校期末)如图所示，用长为L的细线拴一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ。关于小球的受力情况，下列说法中错误的是 (　　 ) A.小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力 B.向心力是细线的拉力和小球所受重力的合力 C.向心力等于细线对小球拉力的水平分力 D.向心力的方向一定处在小球运动的水平面内 3.(2021北京昌平一中期中)如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一个物体随着圆筒一起转动而未发生相对滑动。当圆筒的角速度增大且匀速转动时，下列说法正确的是 (　　 ) A.物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B.物体所受弹力增大，摩擦力减小 C.物体所受弹力增大，摩擦力不变 D.物体所受弹力减小，摩擦力也减小 题组二　实验：探究向心力大小的表达式 4.(2022北京四中顺义分校期中)如图所示是探究向心力大小F与质量m、角速度ω及半径r之间关系的实验装置。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5分别随之匀速转动。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6的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间的等分格子与两个球所受的向心力成正比，那么： (1)现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是 (　　 ) A.在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验 B.在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验 C.在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的小球做实验 D.在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的小球做实验 (2)当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时，发现右边标尺露出的红白相间的等分格子为左边的2倍，那么，左边塔轮与右边塔轮转动的角速度大小之比为　　　　。  题组三　圆周运动的动力学分析 5.(2022安徽合肥八中期中)质量为40 kg的小孩坐在秋千上，小孩的重心离系绳子的横