课时6.2 向心力-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）

第六章 圆周运动 课时6.2 向心力 1. 理解向心力的概念。 2. 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3. 知道向心力大小与哪些因素有关，掌握向心力公式，并能用来计算向心力。 4. 掌握变速圆周运动和一般的曲线运动的分析方法。 1. 匀速圆周运动的向心力 1. 定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心，这个指向圆心的力就叫作向心力。 2. 方向：向心力总是沿半径指向圆心（与线速度方向垂直）。由于方向时刻改变，所以向心力是变力。 3. 作用效果：向心力只改变速度的方向（前提是匀速圆周），不改变速度的大小。 4. 来源：向心力可以由某个力或者几个力的合力提供，也可由某个力的分力提供。向心力是根据力的作用效果命名的。 1. 探究向心力大小的表达式 1. 探究装置：向心力演示器 2. 探究方法 控制变量 探究内容 ω、r相同，改变m 探究向心力Fn与质量m的关系 m、r相同，改变ω 探究向心力Fn与角速度ω的关系 m、ω相同，改变r 探究向心力Fn与半径r 的关系 3. 结论和推论 向心力表达式：Fn=mω2r 推导得到：Fn=m。 考点　实验： 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 （1） 实验目的 1.探究影响向心力大小的因素。 2.学会用控制变量法解决问题。 （2） 实验装置：如图向心力演示器。 （3） 实验原理 匀速转动手柄，可以使变速轮塔、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球就随之做匀速圆周运动。这时小球向外挤压挡板，挡板对小球的反作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时，小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力筒里的弹簧，弹簧的压缩量可以从标尺上读出，该读数显示了向心力大小。 （4） 实验步骤 1. 仍用两个质量相同的小球做实验，保持两球运动角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。观察得到：向心力的大小与半径有关，运动半径越大，所需向心力就越大。 2. 用两个质量相同的小球做实验，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系。观察得到：向心力的大小与角速度有关，角速度越大，所需向心力就越大。 3. 用质量不同的钢球和铝球做实验，使两球运动的半径r和角速度相同，观察得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力就越大。 （5） 实验结论 两球相同的物理量 不同的物理量 实验结论 1 m、ω r r越大，Fn越大，Fn∝r 2 m、r ω ω越大，Fn越大，Fn∝ω2 3 r、ω m m越大，Fn越大，Fn∝m 1. 变速圆周运动 定义：线速度大小、方向时刻在改变的圆周运动 (1) 物体做加速圆周运动时，合力F方向与速度v方向间的夹角小于90°，如图甲所示，其中Ft使v增大，Fn使v改变方向。 (2) 物体做减速圆周运动时，合力F方向与速度v方向间的夹角大于90°，如图乙所示，其中Ft使v减小，Fn使v改变方向。 注：非匀变速圆周运动的合力不指向圆心，但它的向心力还是一定指向圆心。 1. 一般曲线（轨迹不是圆周）运动的研究方法 如图所示，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，研究质点在每一小段的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 基础过关练 题组一　对向心力的理解及来源分析 1.(2023四川成都实验外国语学校期中)关于向心力，下列说法中正确的是 (　 　) A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力 B.向心力不改变物体做圆周运动的速度大小 C.做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力 D.做圆周运动的物体所受的合力即为向心力 2.(2023江苏淮安期中)水平公路上行驶的汽车匀速转弯时，关于汽车的受力，以下说法正确的是 (　 　) A.重力、支持力和滑动摩擦力 B.重力、支持力、滑动摩擦力和向心力 C.重力、支持力和摩擦力 D.重力、支持力、静摩擦力和向心力 3.(2022江苏南京期末)狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶，图为四个关于雪橇受到的拉力F及摩擦力f的示意图(图中O为圆心)，其中正确的是 (　 　) A　　　　B　　　　C　　　　D 题组二　实验：探究向心力大小的表达式 4.(2023江苏淮阴中学学情调研)探究向心力大小F与小球质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置如图所示。匀速转动手柄，可使变速塔轮、长槽和短槽随之匀速转动，皮带套在两侧塔轮的圆盘上，可使两个槽内的小球分别以不同角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂的挡板提供，同时，小球对挡板的弹力使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格数之比即为两个小球所受向心力的比值。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨道半径之比为1∶2∶1。 (1)在这个实验中，利用了　　　　　　(选填“理想实验法”“等效替