第3章 第2节 科学探究：向心力（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（鲁科版2019）

第2节　科学探究：向心力 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 学习目标 核心素养 1.了解向心力的概念，知道它是根据力的效果命名的。 2．体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3．掌握向心力的表达式，并能用来进行计算。 4．理解匀速圆周运动中的速度变化量和向心加速度的概念。 5．知道向心加速度和线速度、角速度的关系式。 6．能够运用向心加速度公式求解有关问题。 物理观念：向心力、向心加速度。 科学思维：牛顿第二定律在圆周运动中的应用。 科学探究：探究影响向心力大小的因素。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课后巩固 素养提升 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 一 向心力 1．定义：做圆周运动的物体一定受到___________的力的作用，这个力称为向心力。 2．方向：始终指向________，与________方向垂直。 指向圆心 圆心 线速度 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 3．来源 (1)向心力是按照力的________命名的。 (2)匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的________，也可能是某个力的分力。 4．作用：只改变速度的________，不改变速度的________。 作用效果 合力 方向 大小 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 [思考] 我们在观看摩托车比赛时经常被摩托车手娴熟的驾车技术、风驰电掣的车速震惊，摩托车高速通过弯道时，要向里倾斜，车手的膝盖几乎擦着地面，如图所示。此时若把摩托车与车手看作一个整体，这个整体受几个力作用？这几个力的合力的方向如何？ 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 提示：整体受重力、支持力和摩擦力的作用，三者合力的方向沿水平方向，且指向圆心。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 二 探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，转动手柄1，可使变速塔轮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上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 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，可以探究向心力与小球________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，将小球放入横臂挡板不同位置处，可以探究向心力与转动________的关系。 (3)皮带套在塔轮2、3的半径不同的圆盘上，小球质量和转动半径相同时，可以探究向心力与________的关系。 质量 半径 角速度 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 探究方案二　利用力传感器和光电传感器探究 1．实验原理与操作 如图所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m、做圆周运动的半径r及角速度ω。实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小。光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光杆挡光的时间，由挡光杆的宽度和挡光杆做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 实验时采用控制变量法，分别研究向心力与质量、半径、角速度的关系。 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 2．实验数据的记录与分析 (1)设计数据记录表格，并将实验数据记录到表格中(表一、表二、表三) ①m、r一定(表一) 序号 1 2 3 4 5 6 F向 ω ω2 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 ②m、ω一定(表二) 序号 1 2 3 4 5 6 F向 r 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 ③r、ω一定(表三) 序号 1 2 3 4 5 6 F向 m 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 (2)数据处理 分别作出F向-ω、F向-r、F向-m的图像，若F向-ω图像不是直线，可以作F向-ω2图像。 (3)实验结论 ①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与________________成正比。 ②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与______成正比。 ③在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与______成正比。 角速度的平方 半径 质量 返回导航 下页 上页 鲁科物理必修第二册 三 向心加速度 1．方向 (