6.2.2专题：向心力分析、公式运用及变速圆周运动 导学案 -2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理导学案聚焦向心力分析、公式运用及变速圆周运动，通过水平圆盘物体受力、荡秋千运动类型等导学问题，搭建从匀速圆周运动到变速圆周运动的学习支架，衔接效果力来源分析与复杂受力分析方法。 资料以实例（圆锥摆、脱水桶等）进行模型建构，结合表格对比匀速与变速圆周运动特点，通过例题引导科学推理，帮助学生形成运动与相互作用的物理观念，提升分析解决问题能力，培养科学思维与物理观念素养。

专题：向心力分析、公式运用及变速圆周运动 [学习目标]　 1.知道向心力是一种效果力，会分析向心力的来源，并能进行计算。 2.知道变速圆周运动的受力分析方法。 一．　向心力的大小及来源分析 【导学】 1.如图所示，在匀速转动的水平圆盘上有一个相对圆盘静止的物体。 (1)物体需要的向心力由什么力提供？物体所受摩擦力沿什么方向？ (2)当转动的角速度变大后，物体仍与转盘保持相对静止，物体受的摩擦力大小怎样变化？ 【知识整理】 2．水平面内的匀速圆周运动 （1）向心力的大小：Fn＝mω2r＝m＝mr。 （2）向心力的来源分析 在__________中，由合力提供向心力。在非匀速圆周运动中，物体合力不是始终指向圆心，合力指向________的分力提供向心力。 （3）几种常见的圆周运动向心力的来源 实例分析 图例 向心力来源 用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动 （俯视图） ____________提供向心力 物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转盘静止 ______提供向心力 在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动且未发生滑动 ______提供向心力 用细绳拴住小球在竖直平面内做圆周运动，当小球经过最低点时 ____________的合力提供向心力 飞机水平转弯做匀速圆周运动 ____________的合力提供向心力 【例题】 3．如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（    ） A．小球受到重力、支持力和向心力的作用 B．小球所受重力和支持力的合力提供向心力 C．小球在漏斗壁上不同高度做匀速圆周运动时，向心加速度大小不同 D．小球在漏斗壁上不同高度做匀速圆周运动时，半径越大角速度越大 4．链球比赛中运动员用链子拉着铁球，可认为手与球近似在同一水平面内做匀速圆周运动，在此过程中，不计空气阻力。关于手和球的位置关系，下面四幅图中正确的是（     ） A．B．C． D． 5．洗衣机的脱水桶如图所示，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴高速转动。若此时有一枚硬币被甩在筒壁上，随筒壁一起做匀速圆周运动。以下说法正确的是（     ） A．硬币受重力、桶壁对其的弹力 B．硬币受重力、桶壁对其的弹力、摩擦力 C．硬币受重力、桶壁对其的弹力、摩擦力、向心力 D．当脱水桶以更大速率匀速转动时，筒壁对硬币的摩擦力变大 6．如图所示，长为的轻绳一端固定在天花板上，另一端系一可视为质点的质量为的小球。若给小球一个合适的初速度，小球便可在水平面内做匀速圆周运动，这样就构成了一个圆锥摆，此时细绳与竖直方向的夹角为，忽略空气阻力与绳子的形变量，重力加速度为g。 (1)求绳子受到的拉力大小； (2)小球运动的线速度大小； (3)求小球运动的周期。 【导学】 7.如图所示，荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千由上向下运动时： (1)此时小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ 【知识整理】 8.变速圆周运动 做变速圆周运动的物体所受的合力并不严格指向运动轨迹的圆心。 (1)跟圆周相切的分力Ft：只改变速度的 ，若与速度方向 ，线速度增大；若与速度方向 ，线速度减小。 (2)指向圆心的分力Fn：与速度方向 ，只改变速度的 。 (3)匀速圆周运动与变速圆周运动的比较 运动种类 匀速圆周运动 变速圆周运动 特点 v、Fn大小 、方向 ，ω、T、n不变 v、Fn、ω大小均变化 向心力来源 合力 合力沿半径方向指向圆心的分力 周期性 有 不一定有 条件 合力的大小不变，方向始终与线速度方向 合力方向与线速度方向 性质 均是非匀变速曲线运动 公式 Fn＝m＝mω2r都适用 【例题】 9.如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直。当转盘逆时针方向转动时，下列说法正确的是(　　) A.当转盘匀速转动时，P所受摩擦力方向为c B.当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力 C.当转盘加速转动时，P所受摩擦力方向可能为a D.当转盘减速转动时，P所受摩擦力方向可能为b 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1.（1）摩擦力 指向圆心 （2）变大 2． 匀速圆周运动 圆心 绳的拉力(弹力) 静摩擦力 弹力 拉力和重力 空气的作用力和重力 3．B 【详解】AB．向心力不是“性质力”，不能直接说小球受向心力。小球受到重力、支持力的合力提供小球做圆周运动的向心力，或表述为弹力的水平方向分力提供向心力，A错误，B正确； C．设漏斗倾角为θ，对小球做受力分析 竖直方向 水平方向为定值，则向心加速度为定值，C错误； D．根据向心力与角速度的关系，向心力为定值时，半径越大角速度越小，D错误。 故选B。 4．B 【详解】用链子拉着铁球旋转做匀速圆周运动，链子拉力提供向心力，应指向轨迹圆心，则手、球、轨迹圆心应在同一直线上，故选B。 5．B 【详解】ABC．有一枚硬币被甩在筒壁上，随筒壁一起做匀速圆周运动，硬币在竖直方向受到重力和摩擦力作用，水平方向受到桶壁对其的弹力作用，其中弹力提供所需的向心力，故AC错误，B正确； D．当脱水桶以更大速率匀速转动时，竖直方向根据平衡条件可得 可知筒壁对硬币的摩擦力不变，故D错误。 故选B。 6．(1)N (2) (3)s 【详解】（1）小球受到自身重力及绳的拉力的作用，两个力的合力提供小球做匀速圆周运动所需的向心力，如图所示 小球在竖直方向处于平衡状态，满足 解得绳对小球的拉力大小为N （2）小球做匀速圆周运动，水平面内满足 解得 （3）小球做匀速圆周运动，水平面内满足 解得s 7. 变速圆周运动 8. （1） 大小 相同 相反 （2） 垂直 方向 （3） 不变 改变 垂直 不垂直 9. A 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $