6.2 向心力 学习任务单 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理学习任务单聚焦向心力的核心内容，以概念定义为起点，涵盖方向、公式、效果力及来源等基础理论，通过课前预习构建认知框架，课中实验探究（定性绳球实验、定量向心力演示器）深化理解，课后练习巩固应用，形成“理论-实验-应用”的完整学习支架。 任务单突出科学探究与科学思维的融合，通过定性与定量实验培养学生动手能力和分析能力，习题设计贴近生活（如甩干桶模型），强化运动与相互作用的物理观念，引导学生从效果力角度分析向心力来源，提升解决实际问题的科学思维与应用能力。

高中物理人教版必修第二册 第六章《抛体运动》 第2节 向心力 学习任务单 课题 第2节 向心力 学习目标 1．了解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果命名的。 2．通过实验探究影响向心力大小的因素，掌握拓展实验的探究方法，提高动手实验的能力。 3．掌握向心力公式，并能分析向心力的来源，解决相关问题。 4．从实际问题中体会向心力的应用，指导生活生产实际，培养学以致用的科学精神。 课前学习任务 1．定义： 大量实验表明，物体做匀速圆周运动时所受合外力的方向始终指向轨迹的圆心，这个指向圆心的合外力称为向心力。 2．方向： 向心力的方向始终指向圆心，总是与线速度方向垂直。 3．公式： F＝mω2r或者F＝。 4．效果力： 向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以由不同性质的力如弹力、重力、摩擦力等提供，也可以由某一力的分力或某些力的合力提供。 5．向心力的特点 由于向心力的方向与物体运动方向始终垂直，故向心力是变力。其作用不改变线速度的大小，只改变线速度的方向。 6．向心力的来源 匀速圆周运动中，向心力等于物体的合外力，常等效为三种情况：某些力的合力充当向心力，某一力充当向心力，某一力的分力充当向心力。 课中学习任务 1、 知识总结。 （1）用绳子和小球定性探究 如图所示，绳子的一端系一小球，另一端用手固定，让小球在近似光滑的桌面上做匀速圆周运动，此时小球所受的向心力近似等于绳对小球的拉力． （2）用向心力演示器定量探究 向心力演示器如图甲所示，转动手柄可以使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的小球随之做匀速圆周运动，长槽和短槽的挡板为小球的运动提供向心力，小球对挡板的作用力通过杠杆结构使弹簧测力筒下降，露出标尺(如图乙)，通过标尺上红白相间等分格的数量，即可求得两个小球所受向心力大小之比． 可以调整塔轮上的皮带，使其套到半径大小不同的塔轮上，改变长短槽旋转角速度之比．也可以将小球放在长槽不同的卡位上，改变小球做圆周运动的半径． 2、 练习巩固 1.如图甲为“用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图．图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同．a、b两轮在皮带的传动下匀速转动． (1)两槽转动的角速度ωA________ωB(选填“>”“＝”或“<”)． (2)现有两个质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2∶1，如图乙所示，则钢球①、②的线速度之比为________，受到的向心力之比为________． 2.如图所示，一小球套在光滑轻杆上，绕着竖直轴OO′匀速转动，关于小球的受力情况，下列说法正确的是(　　) A．小球受到重力、弹力和摩擦力 B．小球受到重力和弹力 C．小球受到重力、弹力、向心力 D．小球受到重力、弹力、下滑力 3.(多选)如图所示为甩干桶简易模型．若该模型的半径为r＝16 cm，以角速度ω＝50 rad/s做匀速圆周运动，质量为10 g的小物体随桶壁一起转动，下列说法正确的是(　　) A．甩干桶桶壁上某点的线速度大小为8 m/s B．甩干桶桶壁上某点的线速度大小为6.25 m/s C．小物体对桶壁的压力为4 N D．小物体受到重力、弹力、摩擦力和向心力 课中学习任务答案 1.答案　(1)＝　(2)2∶1　2∶1 2.答案　B 解析　小球做匀速圆周运动，受到重力和弹力作用，两个力的合力提供小球匀速圆周运动的向心力，故选B. 3.答案　AC 解析　甩干桶桶壁上某点的线速度大小为v＝ωr＝8 m/s，故A正确，B错误；桶壁对小物体的弹力提供向心力，大小为FN＝mω2r＝4 N，根据牛顿第三定律可知，小物体对桶壁的压力为4 N，故C正确；小物体受到重力、弹力、摩擦力作用，向心力是效果力，不是物体受到的力，故D错误． 课后学习任务 1.(多选)如图所示，一个球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动，θ＝30°，则(　　) A．a、b两点的线速度相同 B．a、b两点的角速度相同 C．a、b两点的线速度之比va∶vb＝2∶ D．a、b两点的向心加速度之比aa∶ab＝∶2 2.如图甲所示是某同学验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系”的实验装置．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方靠近A处．在钢球底部竖直地粘住一片质量不计、宽度为d的遮光条，小钢球的质量为m，重力加速度为g.实验步骤如下： (1)将小球竖直悬挂，测出悬点到钢球球心之间的距离，得到钢球运动的半径为R；用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为____ cm；将钢球拉至某一位置释放，测得遮光条的挡光时间为0.010 s，小钢球在A点的速度大小v＝____ m/s(结果保留三位有效数字)． (2)先用力传感器的示数FA计算小钢球运动的向心力F′＝FA－mg，FA应取该次摆动过程中示数的________(选填“平均值”或“最大值”)，然后再用F＝m计算向心力． (3)改变小球释放的位置，重复实验，比较发现F总是略大于F′，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是________． A．小钢球的质量偏大 B．小钢球初速度不为零 C．总是存在空气阻力 D．速度的测量值偏大 (4)为了消除该系统误差，可以________________________________(回答一条即可)． 3.如图所示，把一个长为20 cm，劲度系数为360 N/m的弹簧一端固定，作为圆心，弹簧的另一端连接一个质量为0.50 kg的小球，当小球以r/min的转速在光滑水平面上做匀速圆周运动时，弹簧的伸长量应为(　　) A．5.2 cm B．5.3 cm C．5.0 cm D．5.4 cm 4.一个质量为0.1 kg的小球，用一长0.45 m的细绳拴着，绳的另一端系在O点，让小球从图所示位置从静止开始释放，运动到最低点时球的速度为3 m/s.(球视为质点，绳不可伸长，不计空气阻力，取g＝10 m/s2) (1)分析球运动到最低点时向心力的来源，画出小球的受力示意图； (2)球到达最低点时绳对球的拉力大小． 课后学习任务答案 1.答案　BD 解析　球绕中心轴线转动，球上各点应具有相同的周期和角速度，即ωa＝ωb，B对；因为a、b两点做圆周运动的半径不同，rb＞ra，根据v＝ωr知vb＞va，A错；θ＝30°，设球半径为R，则rb＝R，ra＝Rcos 30°＝R，故＝＝，C错；又根据a＝ω2r知＝＝，D对． 2.答案　(1)1.50(1.49～1.51)　1.50(1.49～1.51) (2)最大值　(3)D　(4)测出光电门发光孔到悬点的距离L，由v小球＝R，求出小球的准确速度(将悬线变长一些、遮光条长度变短的回答都错误) 解析　(1)根据刻度尺数据可直接读出，读数为1.50 cm. 根据速度公式可得v＝＝1.50 m/s (2)因为只有力传感器的示数FA最大时，小球在最低点，此时才能满足F′＝FA－mg. (3)因为F＝m，当速度测量值偏大时，F偏大，此时F才略大于F′，故选D. (4)为了消除该系统误差，可以减小速度误差，测出光电门发光孔到悬点的距离L，由v小球＝R，求出小球的准确速度． 3.答案　C 解析　小球转动的角速度ω＝2πn＝12 rad/s，弹簧的弹力为小球做圆周运动提供向心力，即kx＝mω2(x0＋x)，解得x＝＝ m＝0.05 m＝5.0 cm，选项C正确． 4.答案　(1)见解析　(2)3 N 解析　(1)由题意可知，当小球运动到最低点时，小球受重力和绳的拉力2个力的作用，绳的拉力和重力的合力提供向心力，小球受力示意图如图所示． (2)由(1)可知，球到达最低点时，绳的拉力和重力的合力提供向心力， T－mg＝m 则T＝mg＋m＝3 N. 学科网（北京）股份有限公司 $