6.2 向心力-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册（人教版）

第六章圆周运动 第2节向心力 答案精解P [学习目标]1.理解向心力是一种效果力，方向总是指向圆心（物理观念）.2.通过实验探究，了解向心 力的大小与半径、角速度、质量之间的关系（科学探究）.3.理解向心力的表达式，并能用来进行计算（科 学思维).4.知道在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力（科学思维）. 课前·教材预案 教材梳理 3.实验结论：半径越 ,角速度越 质量越 ,向心力越大 知识点一 向心力 探究方案二 用向心力演示器定量探究 L.定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指 1.实验原理 向 ,这个指向 的力叫作向 向心力演示器如图所示，匀速转动手柄1，可以 心力 使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀 2.作用：改变速度的 速转动.皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆 3.方向：始终沿着 指向 盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的 4.向心力是根据力的 命名的，它是由 提供的. 角速度做匀速圆周运动.小球做匀速圆周运动 的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供， 知识点二 探究向心力大小与半径、 球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使 角速度、质量的关系 弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，根据标 探究方案一 感受向心力 尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计 1.实验原理 算出两个球所受向心力的比值 如图所示，在绳子的一端拴一个小沙袋（或其 他小物体)，另一端握在手中，将手举过头顶， 使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，此时，沙 袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的 2.实验步骤 (1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小 2.实验步骤 球转动半径和转动角速度相同时，探究向心力 (1)在小沙袋的质量和角速度不变的条件下， 与小球质量的关系. 改变小沙袋做圆周运动的半径进行实验，探究 (2)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上，小 向心力与 的关系 球转动角速度和质量相同时，探究向心力与转 (2)在小沙袋的质量和做圆周运动的半径不变 动半径的关系 的条件下，改变小沙袋的角速度进行实验，探 (3)皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上，小 究向心力与 的关系 球质量和转动半径相同时，探究向心力与角速 (3)换用不同质量的小沙袋，在角速度和半径 度的关系 不变的条件下，重复上述操作，探究向心力与 3.实验结论：在半径和角速度一定的情况下，向 的关系 心力大小与质量成 ·31 物理必修第二册课堂学案 在质量和角速度一定的情况下，向心力大小与 研究质点在这一小段的运动时，可 半径成 以采用 的分析方法进行处理，如 在质量和半径一定的情况下，向心力大小与 图所示 成正比 知识点三 向心力的大小 向心力的公式F= 或F。= 知识点四 变速圆周运动和一般曲线运 I自主检测 动的受力特点 L.判断下列说法的正误。 1,变速圆周运动 (1)向心力和重力、弹力一样，都是根据性质命 做变速圆周运动的物体所受的合力并不严格 名的 () 指向运动轨迹的圆心 (2)向心力可以是物体受到的某一个力，也可 (1)与圆周相切的分力F:,F,与速度方向 以是物体受到的合力. 或 ,只改变速度的 (3)变速圆周运动的向心力并不指向圆心 (2)指向圆心的分力F。,F。与速度方向 只改变速度的 (4)变速圆周运动的向心力大小可能改变 2.一般曲线运动的处理方法 ( (1)定义：运动轨迹既不是 也不是 2.一辆质量为1000kg的汽车，为测试其性能，在 的曲线运动. 水平地面上沿半径r=50m的圆，以10m/s的速 (2)处理方法：一般的曲线运动，可以把曲线分 度做匀速圆周运动，汽车没有发生侧滑， 制成许多很短的小段，每一小段可看作一小段 对汽车提供向心力，此力大小为N 课堂·深度探究 考点一向心力的理解 而是根据力的作用效果命名的，它可以由某个 【情境导学】如图所示，为花样滑冰双人滑在比赛 力或几个力的合力提供 中的情景.男运动员拉着女运动员的手使其 3.向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直， 在冰面上做匀速圆周运动，女运动员的速度 方向时刻在改变，故向心力为变力。 方向时刻改变，什么力改变了其速度的方向？ 4.当物体受到的合外力大小不变，方向始终与线 速度方向垂直且指向圆心时，物体做匀速圆周 运动. 【例题1】如图所示，在竖直平面内有一粗糙的半 圆形槽，一个小球从槽上的A点由静止释放， 在运动到最低点B的过程中，下列说法错误 的是 () 【知识拓展】 1.向心力的作用效果是改变速度方向，不改变速 度大小 A.小球受到重力、支持力、摩擦力三个力的 2.向心力不是作为具有某种性质的力来命名的， 作用 ·32· 第六章圆周运动 B.小球经过AB的中点C点时所需向心力由 D.木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩 重力、弹力、摩擦力的合力提供 擦力的方向