第六章 2.向心力-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

2．向心力 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.向心力及其特点 2.向心力的来源 3.向心力的计算 4.变速圆周运动和一般曲线运动 1.了解向心力的概念，知道向心力的命名由来 2.通过实验探究，体验向心力的存在，分析向心力的来源 3.知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行简单的情境计算 4.学会用力和运动的观点，分析处理变速圆周运动和一般曲线运动 1.物理观念：了解向心力的概念，能对简单的实际问题进行解释 2.科学思维：能够将实际情境中的物体运动转化为圆周运动模型，用向心力进行分析和推理，得出结论 第1课时　探究向心力大小的表达式 知识点一　向心力 如图为花样滑冰双人滑在比赛中的情景。男运动员拉着女运动员的手使其在冰面上做匀速圆周运动，女运动员的速度方向时刻改变，什么力改变了其速度的方向？ 提示：男运动员对女运动员的拉力在水平方向的分力，也可以说是女运动员受到的合力。 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力。 2．作用效果：改变速度的方向。 3．方向：始终沿半径指向圆心。 4．效果力 向心力是根据力的作用效果来命名的。 【判断正误】 1．做匀速圆周运动物体的向心力是恒力。(　　) 2．做匀速圆周运动的物体所受合力的大小保持不变。(　　) 答案：1.×　2.√ 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．向心力是根据力的作用效果命名的，它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供，也可以由它们的合力提供，还可以由某个力的分力提供。 3．向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力。 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．向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小 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．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 B　[向心力是物体做圆周运动的原因，故A错误；因向心力始终垂直于线速度的方向，所以它不改变线速度的大小，只改变线速度的方向，当合外力完全提供向心力时，物体就做匀速圆周运动，该合力大小不变，方向时刻改变，即向心力是变力，故B正确，D错误；向心力是根据力的作用效果来命名的，它可能是某种性质的力，也可能是某个力的分力或几个力的合力，受力分析时不能加入向心力，故C错误。] 学生用书↓第35页 针对练．下列关于向心力的说法中正确的是(　　 ) A．做匀速圆周运动的物体除了受到重力、弹力等力外，还受到向心力的作用 B．向心力和重力、弹力一样，是性质力 C．做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受的合力 D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力 C　[向心力是一个效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力，或是某个力的分力，故A、B错误；做匀速圆周运动的物体所受合外力指向圆心，且完全提供向心力，非匀速圆周运动中是物体所受合外力指向圆心的分力提供向心力，故C正确，D错误。] 知识点二　探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 探究方案一　感受向心力 1．实验原理 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拉力。 2．实验步骤 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验，比较向心力与半径的关系。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变小物体的角速度进行实验，比较向心力与角速度的关系。 (3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作，比较向心力与质量的关系。 3．实验结论：半径越大，角速度越大，质量越大，向心力越大。 探究方案二　探究向心力大小的表达式 1．实验原理 匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使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。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 2．实验步骤 (1)把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使它们的转动半径相同。调整变速塔轮上的皮带，使两个小球的角速度不同。探究向心力的大小与角速度的关系。 (2)保持两个小球质量不变，增大长槽上小球的转动半径。调整变速塔轮上的皮带，使两个小球的角速度相同。探究向心力的大小与轨道半径的关系。 (3)换成质量不同的小球，使两小球的转动半径相同。调整变速塔轮上的皮带，使两个小球的角速度也相同。探究向心力的大小与质