6.2 向心力 导学案 -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 导学案 课题 第2节 向心力 学习目标 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．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.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． 5．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。 学习重难点 1.实验：探究影响向心力大小的因素。 2.向心力来源的实例分析。 学习知识点 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。 7.利用向心力演示器探究 （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． 课前训练 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. 如图所示的是一种新型高速列车，当它转弯时，车厢会自动倾斜，提供转弯需要的向心力；假设这种新型列车以 的速度在水平面内转弯，弯道半径为 ，则质量为 的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为( ) A. 0 B. C. D. 3. 在双人花样滑冰运动中男运动员拉着女运动员在空中做圆锥摆运动的精彩场面如图所示。已知女运动员所受的重力为 ，做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角为 ，重力加速度为 ，求女运动员做圆周运动时受到的向心力大小和受到的拉力大小。 4. 画出各图中物体 的受力示意图，并分析其所受向心力的来源。 5. 如图所示的是探究向心力的大小 与质量 、角速度 和半径 之间的关系的实验装置。匀速转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左、右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。 （1） 下列实验的实验方法与本实验相同的是 。 A. 验证力的平行四边形定则 B. 验证牛顿第二定律 C. 伽利略对自由落体的研究 （2） 若长槽上的挡板 到转轴的距离是挡板 到转轴距离的2倍，长槽上的挡板 和短槽上的挡板 到各自转轴的距离相等。探究向心力和角速度的关系时，若将传动皮带套在两半径之比等于 的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板 和挡板 处（均选填“ ”“ ”或“ ”），则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为 。若仅改变皮带位置，通过对比皮带所在位置的轮盘半径之比和向心力大小之比，则可以发现向心力 与 成正比。 （3） 为了能探究向心力大小的各种影响因素，左、右两侧塔轮 （选填“需要”或“不需要”）设置半径相同的轮盘 （4） 利用传感器升级实验装置，用力传感器测压力 ，用光电计时器测周期进行定量探究。某同学多次改变转速后，记录一组力与对应周期数据，他用图像法来处理数据，结果画出了如图所示的图像，该图线是一条过原点的直线，请你分析他的图像横坐标 表示的物理量是 。 A. B. C. D. 课前训练答案 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 。列车拐弯时做圆周运动，乘客所受的合力 ，又 ， ，得 。 3.[答案] ; [解析]对女运动员受力分析如图所示， 由题意可知 ， 为所受拉力， 则向心力的大小 拉力大小 。 4.[答案]见解析 [解析]题图a、题图b、题图c中，向心力由物体所受的重力和绳子拉力的合力提供，也可以认为是由绳子拉力的一个分力提供，拉力的另一个分力与重力平衡；题图d中，向心力由绳子的拉力提供；题图e中，向心力由物体所受的静摩擦力提供；题图f中，向心力由侧壁对物体的支持力提供；题图g中，向心力由物体所受的重力和斜面的支持力的合力提供，也可以认为是由支持力的水平分力提供，其竖直分力与重力平衡；题图h中，向心力由飞机所受的重力和空气对飞机的“推举力”的合力提供，这个“推举力”的本质是弹力，弹力总与接触面垂直，所以飞机机身有一定的倾角；它们的受力示意图如图；通过以上分析可以清楚看到，向心力不是某种性质力，而是由重力、弹力、摩擦力这些性质力的合力或分力来提供。 5.[1]B 本实验所用的研究方法是控制变量法，与验证牛顿第二定律实验的实验方法相同。 [2]若探究向心力和角速度的关系，则要保持质量和半径不变，即要将质量相同的小球分别放在挡板 和挡板 上。若将传动皮带套在两半径之比等于 的轮盘上，因两轮盘边缘的线速度相同，则角速度之比为 ，则向心力之比为 ，则标尺露出红白相间的等分格数的比值约为 。若仅改变皮带位置，通过对比皮带所在位置的轮盘半径之比和向心力大小之比，可以发现向心力 与角速度的平方成正比。 [3]研究角速度一定时向心力与质量或半径的关系，左、右两侧塔轮需要设置半径相同的轮盘。 [4] ，纵坐标表示向心力 ，则图像横坐标 表示的物理量是 。 学科网（北京）股份有限公司 $