6.2向心力（导学案）-2022-2023学年高一物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019必修第二册）

第2节　向心力 【知识梳理】 1、 向心力 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受的指向圆心的力。 2．作用：只改变速度的方向。 3．来源： ①向心力是按力的作用效果来命名的。 ②做匀速圆周运动的物体的向心力是由某个力或者几个力的合力提供。 二、向心力的大小 1．实验探究： (1)实验仪器：向心力演示器。如图： (2)探究方法。 控制变量 探究内容 m、r相同，改变ω 探究向心力F与角速度ω的关系 m、ω相同，改变r 探究向心力F与半径r的关系 ω、r相同，改变m 探究向心力F与质量m的关系 2.向心力公式：Fn＝m或Fn＝mω2r。 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 ①指向圆心的分力Fn提供向心力，改变物体速度的方向。 ②沿切向方向的分力Ft改变速度的大小，与速度方向相同时物体速度增大，与速度方向相反时，物体速度减小。 2．一般曲线运动的受力特点 ①处理方法：可以把一般的曲线分割成许多很短的小段，看作一小段圆弧。 ②用处理圆周运动的方法研究物体在每一小段圆弧上的运动。 【方法突破】 一、对向心力的理解 ■方法归纳 1．向心力的作用效果 改变线速度的方向。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。 2．向心力的特点 (1)方向时刻在变化，总是与线速度的方向垂直。 (2)在匀速圆周运动中，向心力大小不变，向心力是变力，是一个按效果命名的力。 3．向心力的大小 Fn＝ma＝m＝mrω2＝mωv＝mr 4．向心力的来源 向心力是从力的作用效果命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都可以作为向心力，它可以是重力、弹力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。 当物体做匀速圆周运动时，合外力充当向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力充当向心力。 【例1】下列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．向心力就是物体受到的合力 C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D．向心力改变做圆周运动的物体的速度方向 【针对训练1】如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（　　） A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大了 B．物体所受弹力增大，摩擦力减小了 C．物体所受弹力和摩擦力都减小了 D．物体所受弹力增大，摩擦力不变 二、匀速圆周运动的特点及处理方法 ■方法归纳 1．匀速圆周运动的特点 线速度大小不变、方向时刻改变；角速度、周期、频率都恒定不变；向心力大小都恒定不变，但方向时刻改变。 2．匀速圆周运动的性质 (1)线速度仅大小不变而方向时刻改变，是变速运动。 (2)向心力仅大小恒定而方向时刻改变，是非匀变速曲线运动。 (3)匀速圆周运动具有周期性，即每经过一个周期物体都要重新回到原来的位置，其运动状态(如v、a大小及方向)也要重复原来的情况。 (4)做匀速圆周运动的物体所受外力的合力大小恒定，方向总是沿半径指向圆心。 3．从动力学角度处理匀速圆周运动的思路和方法 (1)匀速圆周运动问题的解题模型 (2)模型突破 解决匀速圆周运动依据的规律是牛顿第二定律和匀速圆周运动的运动学公式，因此求物体所受的合力，并选择圆周运动的公式是解决这类问题的关键。此外，弄清物体圆形轨道所在的平面，明确圆心和半径也是解题的一个关键环节。 【例2】小朋友在荡秋千的过程中，若空气阻力忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．小朋友运动到最高点时所受合外力为零 B．小朋友所受合外力始终指向其做圆周运动的圆心 C．小朋友从最高点到最低点的过程中做匀速圆周运动 D．小朋友运动过最低点时秋千对小朋友的作用力大于其所受重力 【针对训练2】如图所示，质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点，当轻杆在光滑的水平面上绕O点匀速转动时，轻杆的OA段对A球的拉力大小与轻杆的AB段对B球的拉力大小之比为（　　） A．1:1 B．2:1 C．3:2 D．2:3 【巩固提升】 1．如图所示，用长为L的细线拴住一个质量为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，重力加速度为g，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（　　） A．小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力 B．向心力由细线对小球的拉力提供 C．向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力 D．向心力的大小等于 2．如图所示，轻绳的一端系着物块A，另一端通过水平转盘中心的光滑小孔O吊着小球B，A随转盘一起绕通过小孔O的竖直轴匀速转动，小球B始终与转盘保持相对静止。已知：物块A与小球B质量均为m，物块A与转盘接触面的动摩擦因数为，物块A转动半径为r，重力加速度为g，则转盘转动的角速度可能是（