6.2 向心力 作业设计 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

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 作业设计 作业目标 1.知道什么是向心力，知道向心力的作用，知道向心力是按力的作用效果命名的. 2.体验向心力的存在，会设计相关实验探究影响向心力大小的因素，体会控制变量法在研究多个物理量关系中的应用． 知识回顾 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。 方法总结 1.定性探究：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.定量探究：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． 分层作业：作业任务一 1．下列说法中正确的是(　　) A．只要物体做圆周运动，它所受的合力一定指向圆心 B．做曲线运动的物体，受到的合力方向一定在不断改变 C．匀速圆周运动是匀速运动 D．向心力只改变做圆周运动的物体的速度方向，不改变速度的大小 2. 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，小球 紧贴内壁在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是( B ) A. 小球受到重力、弹力和向心力 B. 小球受到的弹力大于小球所受的重力 C. 小球受到的合力等于零 D. 小球受到的弹力小于小球的向心力 3. 如图所示，小球通过细线绕圆心 在光滑水平面上做匀速圆周运动。已知小球质量 ，线速度大小 ，细线长 。 （1） 求小球的角速度大小 。 （2） 求细线对小球的拉力大小 。 （3） 若细线最大能承受 的拉力，求小球运行的最大线速度。 分层作业：作业任务二 1. 如图，两个相同的小球在内表面光滑的漏斗形容器内做水平的圆周运动，甲的位置高于乙的位置。关于它们受到的向心力大小和周期大小，下列关系正确的是( ) A. B. C. D. 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)． 3.一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是 。盘面上距圆盘中心 的位置有一个质量为 的小物体随圆盘一起做匀速圆周运动，如图所示。已知小物体与盘面间的动摩擦因数为 ，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力， 取 。 （1） 求小物体的线速度大小。 （2） 求小物体的向心力大小。 （3） 当圆盘的角速度增加到多大时，小物体会相对于圆盘滑动？ 作业任务一答案 1.D　[只有做匀速圆周运动的物体所受合力才一定指向圆心，A错误；物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一条直线上，但合力方向不一定变化，如平抛运动，B错误；匀速圆周运动速度大小不变，方向沿圆周的切线方向，时刻在变化，所以速度是变化的，是变速运动，C错误；向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，D正确。] 2.[解析]选 。小球受重力、弹力两力的作用，受力分析如图所示，两力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力，由图可知，小球受到的弹力大于小球所受的重力，也大于小球的向心力。 3.[1] 。 [2]细线对小球的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律得 。 [3]细线对小球的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律得 解得 。 作业任务二答案 1.[解析]选 。如图所示，分析小球的受力可知，弹力和重力合力提供向心力，满足 ，两小球质量相同，故向心力相同，由于甲小球做圆周运动的轨道半径大于乙小球的轨道半径，故甲的周期大于乙的周期，故 符合题意。 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.[1] [解析]小物体的线速度大小 。 [2] [解析]小物体的向心力大小 。 [3] [解析]当小物体刚好相对于圆盘滑动时，最大静摩擦力提供向心力，则有 又 联立可得 。 作业反馈 学科网（北京）股份有限公司 $