6.2 向心力 导学案-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六单元 第2节向心力 一、向心力（Fn） 1．定义：做匀速圆周运动的物体受到的合外力指向圆心，这个力叫做向心力。 2．方向：总指向圆心，与速度垂直，方向不断变化。 3．向心力的大小： 作用： （1）只改变速度的方向，不改变速度的大小 （2）产生向心加速度 4．特点： ①方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直） ②向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小 ③向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。 （受力分析时，不能多出一个向心力） 二、向心力的实例 1．轻绳栓一小球，在光滑水平面做匀速圆周运动。小球向心力的来源？ 小球受力分析：向心力由小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、绳子的拉力的合力提供。 F向= F合= F 2．物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动。木块向心力的来源? 由木块受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。 即圆盘对木块的静摩擦力Ff F向= F合= Ff 3．物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源? 物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。 4．沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球 竖直方向:N cosθ＝mg 水平方向:F合=mω2r F合＝mg tanθ 竖直方向：N cosθ＝mg 水平方向：F合=mω2 R sinθ F合＝mg tanθ 总结 （1）向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。 （2）向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。 向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用 ，只能说某个力或某几个力提供了向心力。 三、变速圆周运动和一般曲线运动 匀速圆周运动 1．定义：物体沿着圆周运动，线速度大小处处相等 2．匀速圆周运动中，v大小、ω、T、f、n均不变 3．运动性质：变速曲线运动 4．特点：a向=a实际 F合=F向 （1）变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？ 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ （2） 怎么分析研究一般的曲线运动？ 做变速圆周运动的物体所受的力 Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. 结论：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动 ，匀速圆周运动切向加速度为零。 非匀速圆周运动 特点：a向 a实际 F合 F向 向心力是合力的一个分力 故合力方向与速度方向不垂直 无论哪种运动，向心力一定与速度垂直 【例1】关于向心力说法中正确的是（　　） A．向心力是物体受到的真正的力 B．向心力不改变速度的大小 C．做匀速圆周运动的物体所受向心力是不变的 D．向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力 【练1】用细线拴着一个小球，在光滑水平面上作匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．在线速度一定情况下，线越长越易断 B．在线速度一定情况下，线越短越易断 C．在角速度一定情况下，线越长越易断 D．在角速度一定情况下，线越短越易断 【例2】如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力） 【例3】如图所示，花样滑冰双人自由滑比赛时的情形．男运动员以自己为转动轴拉着女运动员做匀速圆周运动．若男运动员转速为30r/min，手臂与竖直方向夹角约为60°，女运动员质量是50kg，她触地冰鞋的线速度为4.7m/s，则下列说法正确的是（　　） A．女运动员做圆周运动的角速度为πrad/s B．女运动员触地冰鞋做圆周运动的半径约为2m C．男运动员手臂拉力约是850N D．男运动员手臂拉力约是500N 【例4】如图所示，一根光滑的轻杆沿水平方向放置，左端O处连接在竖直的转动轴上，a、b为两个可看做质点的小球，穿在杆上，并用细线分别连接Oa和ab，且Oa＝ab，已知b球质量为a球质量的2倍．当轻杆绕O轴在水平面内匀速转动时，Oa和ab两线的拉力之比F1：F2 为（　　） A．2：1 B．1：2 C．5：1 D．5：4 1．关于向心力的说法正确的是（　　） A．向心力是由于物体做圆周运动而产生的 B．做匀速圆周运动的物体，其向心力是由其所受的合力提供的 C．向心力既可以改变做圆周运动物体速度的方向，也可以改变其速度的大小 D．做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的 2．如图所示，A、B两个物体与圆盘保持相对静止，随圆盘一起作匀速圆周运动，则A、B分别受到几个力的作用（　　） A．