第3章 第2节 第2课时 向心力（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】鲁科版

第2课时　向心力 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 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。 掌握变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点。 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__向心力__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__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。 5．大小：Fn＝mω2r或者Fn＝mv2/r。 二、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一般不等于__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。 (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 知识点一　对向心力的理解 1．向心力的特点 (1)方向：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＝mrω2＝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．向心力的来源 (1)匀速圆周运动：向心力等于物体的合外力，可能分三种情况：一是等于合力，二是等于某一个力，三是等于某个力的分力。 (2)非匀速圆周运动：向心力不一定等于物体的合外力，但一定等于物体沿半径方向的合力。 　质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中心及端点，当杆在光滑的水平面上绕O点匀速转动时，如图所示，求杆的OA段及AB段对球的拉力大小之比。 [解析]　 分别隔离A、B球进行受力分析，如右图所示，由于A、B球放在水平光滑面上，故G＝FN，又由于A、B球固定在同一轻杆上，故它们的角速度相同，设为ω， 据向心力公式F＝mrω2有： 对A球：F1－F2＝mω2LOA，① 对B球：F2＝mω2LOB，② 由①②得：＝。 [答案]　3∶2 [思维升华] 分析向心力来源的几种典型实例 实例 向心力 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 线的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝FT＋G 用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 线的拉力提供向心力，F向＝FT 物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff 小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合 木块随圆桶绕轴线做圆周运动 圆桶侧壁对木块的弹力提供向心力，F向＝FN 1．(多选)下面关于向心力的叙述中，正确的是(　　) A．向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力 B．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 C．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 D．向心力只改变物体速度的方向，不改变物体速度的大小 解析　向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是物体受力的合力，也可以是某一个力的分力，因此，在进行受力分析时，不能再分析向心力。向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小，A、C、D正确。 答案　ACD 知识点二　匀速圆周运动的特点