第六章 第2节 向心力-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修2同步课堂高效讲义配套课件(人教版）

物理 必修第二册（人教） 第六章 圆周运动 第二节 向心力 圆心 半径 圆心 合力 作用效果 mω2r CD B 大小 方向 直线 圆周 C C C 【课标要求】　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。 知识点一 | 向心力 教材新知梳理 一、向心力 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向____，这个指向圆心的力叫作向心力。 2．方向：始终沿着____指向____。 3．来源：向心力是由某个力或者几个力的____提供的，是根据力的________命名的。 二、向心力的大小 1．用向心力演示器探究向心力大小的表达式 (1)实验装置：向心力演示器 (2)向心力演示器工作原理 匀速转动手柄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，槽内的小球做匀速圆周运动。使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．向心力的大小 Fn＝__________或____________。 m eq \f(v2,r) 关键核心突破 [任务驱动] 1．如图所示，滑冰运动员转弯时什么力充当向心力？ 2．如图所示，小球绕O′在水平面内做匀速圆周运动，可以说小球受重力、绳的拉力和指向O′的向心力吗？ 提示：1.地面对运动员的摩擦力充当向心力。 2．不能，向心力是按效果命名的力，物体实际受到的沿半径方向的合力即为向心力，不是另外受到的某一个力。 题组应用培优 [要点培优] 1．向心力的大小 Fn＝m eq \f(v2,r) ＝mω2r＝mωv＝m eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T))) eq \s\up12(2) r。 2．向心力的方向 无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力。 3．向心力的作用效果 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，只改变线速度的方向。 4．向心力来源及分析 (1)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。 (2)物体做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心。 (3)分析几个典型实例中向心力的来源 实例 向心力的来源 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 细线的拉力和重力的合力提供向心力，Fn＝FT＋G 用细线拴住的小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 细线的拉力提供向心力，Fn＝FT 物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力，Fn＝Ff 实例 向心力的来源 示意图 小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力，Fn＝F合 木块随圆桶绕轴线做圆周运动 圆桶侧壁对木块的弹力提供向心力，Fn＝FN 题组应用培优 [例1] (多选)如图，a、b两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和B点。让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀 速圆周运动，若OB绳上的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB＝AB，则(　　) A．a球所受向心力为F1，b球所受向心力为F2 B．a球所受向心力为F2，b球所受向心力为F1 C．a球所受向心力为F2，b球所受向心力为F1－F2 D．F1∶F2＝3∶2 解析：小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，设角速度为ω，在竖直方向上所受重力与桌面支持力平衡，水平方向上不受摩擦力，绳子的拉力提供向心力，对a球有F2＝mω2r2，对b球有F1－F2＝mω2r1，已知r2＝2r1，各式联立解得F1＝ eq \f(3,2) F2，故A、B错误，C、D正确。 [训练]1.A、B两物体都做匀速圆周运动， eq \f(mA,mB) ＝ eq \f(1,2) ， eq \f(rA,rB) ＝ eq \f(1,2) ，经过1 s，A转过 eq \f(π,3) 圆心角，B转过了 eq \f(π,4) 圆心角，则A物体的向心力与B的向心力之比为(　　) A．1∶4 B．4∶9 C．9∶16 D．16∶9 解析：根据角速度的定义式ω＝ eq \f(θ,t) 可知 eq \f(ωA,ωB) ＝ eq \f(4,3) ，根据向心力公式F＝mω2r，可得A物体的向心力与B物体的向心力之比为 eq \f(FA,FB) ＝ eq