6.2 向心力 导学案-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.2向心力 【学习目标】 （1）理解向心力的概念和公式的建立。 （2）理解向心力的公式，并能用来进行计算。 （3）理解向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小。 （4）知道在变速圆周运动中，可以用公式求质点在某一点的向心力。 ( 内容概要 ) (1) 向心力: 1.定义： 2.公式：（1） （2） （3） （4） 3．方向： 4．说明： （1）向心力是 ，不能凭空说物体受一个向心力作用。 （2）向心力的来源： ①向心力是弹力。如图（a）所示，物体在光滑的平台上，在绳的拉力作用下的匀速圆周运动，拉力提供向心力。如图（c）所示，桶壁的弹力提供向心力。 ②向心力是摩擦力。如图（b）所示，物体随转盘做匀速圆周运动，摩擦力提供向心力。 ( ω m ) ( a b c d ) ③合力提供向心力，如图（d）所示， 注：向心力是按效果命名的力，不是某种性质力，因此，向心力可以由某一个力提供，也可以由某个力的分力，或是几个力的合力来提供，要根据物体受力的实际情况判定。向心力是按其效果来命名的。对物体进行受力分析时仍是按力是物体对物体的作用进行分析，仍是要分析清是谁对物体施力，不能凭空说物体受一个向心力作用。 （二）物体做匀速圆周运动的条件： 合外力或加速度大小不变，方向时刻与速度垂直，指向圆心。 说明：匀速圆周运动中，向心加速度的大小不变，但方向时刻发生变化，因此，匀速圆周运动是一种变加速曲线运动。 思考：做圆周运动的物体，所受合外力一定指向圆心吗？ ( F T G ) （三）变速圆周运动和一般的曲线运动 1.Fn沿法线方向:产生 加速度,只改变速度的 。 2.Ft沿切线方向:产生 加速度,只改变速度的 。 3.向心力的特点: (1)向心力的方向永远 ; (2)向心力的方向和速度方向 ； (3)向心力是个变力; (4)向心力只改变速度的 ，不改变速度的 。 （四）一般的曲线运动 1．在物理学中，我们把运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动叫做一般曲线运动。 2．一般曲线运动的研究方法： 可以把曲线分割成很多小段圆弧。圆弧的弯曲程度不一样，说明它们具有不同的半径。然后分析某点的运动时，就可以按圆周运动处理了。 ( 典型例题 ) 例1. 关于向心力的说法中，正确的是( ) A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B.向心力只改变做圆周运动物体的线速度的方向，不改变线速度的大小 C.做匀速圆周运动物体向心力是不变的 D.以上说法均不正确 例2.在光滑水平杆上穿着两个小球m1、m2，且m1=2m2，且细线把两小球连起来，当杆绕竖直轴匀速转动时，两小球刚好能与杆保持无相对滑动，如图所示，此时两小球: ⑴所受向心力之比F1:F2= ⑵向心加速度之比a1：a2= ⑶角速度之比ω1：ω2= ⑷到转轴的距离r1、r2之比为 . 例3. 小球m用长为L的悬线固定在O点，在O点正下方L/2处有一光滑圆钉C，如图所示，今把小球拉到悬线呈水平后无初速地释放，当悬线呈竖直状态且与钉相碰时（ ） A．小球的速度突然增大 B．小球的角速度突然增大 C．小球的向心加速度突然增大 D．悬线的拉力突然增大 ( 随堂练习 ) 1.下列关于圆周运动的说法中正确的是（ ） A．作匀速圆周运动的物体，所受合外力一定指向圆心 B．作圆周运动的物体，其加速度可以不指向圆心 C.作圆周运动的物体，其加速度一定指向圆心 D．作圆周运动的物体，只要所受合外力不指向圆心，其速度方向就不与合外力方向垂直 2.一个做匀速圆周运动的物体若其半径不变，角速度增加为原来的2倍时，所需的向心力比原来增加了60 N，物体原来所需的向心力是________N. 3 .用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于小球受力，正确的是 （ ） A.受重力、拉力、向心力 B.受重力、拉力 C.受重力 D.以上说法都不正确 4.如图所示，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．F1:F2＝2:3 B．F1:F2＝3:2 C．F1:F2＝5:3 D．F1:F2＝2:1 5．甲、乙两名溜冰运动员，M甲＝80kg，M乙＝40kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图所示，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为9.2N，下列判断中正确的是(　　) A．两人的线速度相同，约为40m/s B．两人的角速度相同，为6rad/s C．两人的运动半径相同，都是0.45m D．两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m 答案：做匀速圆周运动的物体所受合力总指向圆心 沿着半径指向圆心时刻改变，与线速度方向垂直 合力 法线方向 方向 切线方向 大小 指向圆心 垂直 方向 大小 B 1:1 1:根号2 2：1 1：2 ABD 20 B B D 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$