6.2 向心力（讲义）（2大知识点+5打题型+分层练习）【名校生】2023-2024学年高一下物理知识精讲与细练(人教版).zip

6.2 向心力 知识点1：向心力 2 知识点2：实验：探究向心力与质量、角速度和半径的关系 4 01向心力来源分析 3 02实验探究：向心力的大小 5 03单个物体的圆周运动 9 04连接体的圆周运动 10 05圆周运动中的临界问题 11 【基础练·强化巩固】 12 【拓展练·培优拔高】 17 课堂目标 关键词 1. 知道向心力是根据力的作用效果命名的，会分析向心力的来源。 2. 通过实验探究，理解影响向心力大小的因素。 3. 掌握向心力的表达式，并能应用向心力公式解决相关问题。 4. 知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法。 ①向心力方向 ②向心力大小 ③向心力来源 ④变速圆周运动 知识点1：向心力 【问题情景】如图所示，用细绳牵引小球在空中做匀速圆周运动时，感觉细绳对小球有拉力，这个指向圆心的拉力就是向心力。 1. 向心力的定义 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。如上图中的力F。 2. 向心力的方向 向心力的方向总是沿半径指向圆心(与速度方向时刻垂直)，向心力的方向时刻在改变。 3. 向心力的效果 向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小 4. 向心力的来源 向心力是根据力的作用效果命名的，它可能是重力、弹力、摩擦力等不同性质的力，也可能是它们的合力，还可能是某个力的分力。 （1）重力或万有引力(下章学习)提供向心力：如下图甲所示，卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由天体间的引力提供。 (2)弹力提供向心力：如图乙所示，物块相对圆筒静止，在竖直圆筒内随圆筒做匀速圆周运动，圆筒对物块的弹力提供向 心力。 (3)静摩擦力提供向心力： 如图丙所示，木块随水平圆盘一起做匀速圆周运动，其向心力由静摩擦力提供。 (4)某个力的分力提供向心力：如图丁所示，小球在细线拉力作用下，在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)，其向心力由细线拉力在水平方向的分力提供。 (5)合力提供向心力：上述几种情况的向心力均是由合力提供的，只不过物体所受的合力的大小等于其中某个力或某个力的分力而已。 特别提示 向心力是效果力，向心力可能是某个力，也可能是几个力的合力，不管何种情形，向心力的方向一定指向圆心，不能认为向心力是某种性质的力。 01向心力来源分析 【典例1】如图所示，波轮洗衣机中的脱水筒在脱水时，衣服紧贴在简壁上做匀速圆周运动，在运行脱水程序时，有一质量为m的硬币被甩到桶壁上，随桶壁一起做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．硬币受4个力作用 B．硬币所受的合外力为零 C．增大脱水转速，桶壁对硬币的弹力减小 D．增大脱水转速，桶壁对硬币的静摩擦力不变 【变式1-1】如图所示，小物块A与水平圆盘保持相对静止，随圆盘一起在水平面内做匀速圆周运动。关于小物块A的受力情况，下列说法正确的是（    ） A．受重力、支持力 B．受重力、支持力和摩擦力 C．受重力、支持力、摩擦力和向心力 D．受到的合外力为零 【变式1-2】如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，这个过程简化为下图的情景，水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内做匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，下列说法正确的是（　　） A．在最低点时，物块所受支持力等于物块的重力 B．物块所受合外力不变 C．除c、d两点外，物块都要受摩擦力 D．c、d两点，物块所受支持力相同 知识点2：实验：探究向心力与质量、角速度和半径的关系 1． 实验目的 （1）学会使用向心力演示器； （2）通过实验探究向心力与半径、角速度、质量的关系。 2．实验仪器 向心力演示器(如图)，三个金属球(半径相同，其中两个为质量相同的钢球，另一个为质量是钢球一半的铝球)。 3. 实验原理 如图所示，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。 4． 实验步骤 （1）调整标尺，使两根标尺起点和套筒上口处于同一水平面上，皮带放在第一挡，转速为1∶1的皮带盘处，质量相同的两钢球分别放在两个槽上半径相等的横臂挡板内侧，然后摇动手柄，观察到标尺读数始终相等。 （2）将长槽上钢球由第一挡板内侧移至第二挡板内侧，此时两个质量相同的钢球转动半径之比为2∶1，转动手柄，观察到标尺格数之比为2∶1。 （3）将长槽上的钢球换成铝球，并移至第一挡板内侧，两个金属球质量比为1∶2，转动手柄，观察到标尺格数之比为1∶2。 （4）把皮带放在第二挡，转速之比为2∶1，