6.2 圆周运动的受力特点 【帮课堂】2023-2024学年高一物理 同步学与练（ 人教版2019必修第二册）

6.2 圆周运动的受力特点 ( 学习目标 ) 课程标准 学习目标 1．通过实验，探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。 2．能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。 1、知道向心力是根据力的效果命名的，会分析向心力的来源。 2、感受影响向心力大小的因素，通过实验探究它们之间的关系。 3、掌握向心力的表达式，能够计算简单情境中的向心力。 4、知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法。 ( 0 2 预习导学 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、匀速圆周运动的向心力 1．大小：Fn＝m＝ ＝m＝mωv＝m·4π2f2r。 2．方向：始终沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个 。 3．来源：向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的 提供，还可以由一个力的分力提供。 二、运动模型 运动模型 向心力的来源图示 运动模型 向心力的来源图示 飞机水平转弯 火车转弯 圆锥摆 飞车走壁 汽车在水平路面转弯 水平转台(光滑) 三、分析思路 四、变速圆周运动的合力(如图) ①与圆周相切的分力Ft产生切向加速度at，改变线速度的 ，当at与v同向时，速度增大，做加速圆周运动，反向时做减速圆周运动． ②指向圆心的分力Fn提供向心力，产生向心加速度an，改变线速度的 ． （二）即时练习： 【小试牛刀1】如图所示，一个圆盘绕过圆心O且与盘面垂直的竖直轴匀速转动，角速度为ω，盘面上有一质量为m的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，已知物块到转轴的距离为r，下列说法正确的是(　　) A. 物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为mω2r B.物块受重力、弹力、摩擦力、向心力作用，合力大小为mω2r C.物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为mω2r D.物块只受重力、弹力作用，合力大小为零 【小试牛刀2】(多选)如图所示，长为L的细绳一端固定，另一端系一质量为m的小球。给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆，设细绳与竖直方向的夹角为θ。下列说法中正确的是(　 ) A．小球受重力、绳的拉力和向心力作用 B．小球只受重力和绳的拉力作用 C．θ越大，小球运动的速率越大 D．θ越大，小球运动的周期越大 【小试牛刀3】质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变，那么(　　) A．因为速率不变，所以木块的加速度为零 B．木块下滑过程中所受的合外力越来越大 C．木块下滑过程中所受的摩擦力大小不变 D．木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心 ( 0 3 题型精讲 ) 【题型一】圆锥摆 【典型例题1】如图所示，一质量m＝1 kg的小球用长L＝0.5 m的细线悬挂在O点，O点距地面的高度H＝1 m。现使小球绕OO′轴在水平面内做圆周运动，已知细线的拉力T＝12.5 N，取g＝10 m/s2，不计空气阻力。 (1)求小球的线速度大小v。 (2)在小球运动的过程中，若细线突然断裂，则细线断裂后小球做平抛运动的落地点与O′点之间的距离s为多少？ 【典型例题2】(多选)如图，内壁光滑的玻璃管内用长为L的轻绳悬挂一个小球。当玻璃管绕竖直轴以角速度ω匀速转动时，小球与玻璃管间恰无压力。下列说法正确的是(　 ) A．仅增加绳长后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力 B．仅增加绳长后，若仍保持小球与玻璃管间无压力，需减小ω C．仅增加小球质量后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力 D．仅增加角速度至ω′后，小球将受到玻璃管斜向下方的压力 【对点训练1】有一竖直转轴以角速度ω匀速旋转，转轴上的A点有一长为l的细绳系有质量为m的小球。要使小球在随转轴匀速转动的同时又不离开光滑的水平面，则A点到水平面的高度h最小为(　　) A． B．ω2g C． D． 【对点训练2】.(多选)如图所示，倾角为30°的斜面体置于粗糙的水平地面上，斜面上质量为4m的滑块通过轻质刚性绳穿过光滑的圆环与质量为m的小球(可视为质点)相连，轻绳与斜面平行，小球在水平面内做圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角也为30°。斜面体和滑块始终静止，小球与圆环之间的绳长为L，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A.斜面体所受摩擦力大小为mg B.滑块所受摩擦力大小为2mg C.若改变小球的转速，当滑块恰好不受摩擦力时，小球的动能为mgL D.若改变小球的转速，当滑块恰好不受摩擦力时，小球的向心加速度大小为g 【题型二】对比问题 【典型例题3】天花板下悬挂的轻质光滑小挂钩可绕过悬挂点的竖直轴无摩擦地转动。一根光滑轻质细绳穿过挂钩，两端分别连接小球P和Q。两小球同时做匀速圆周运动，且