第3章 第2节 第1课时 向心力与向心加速度-【新课程学案】2026-2027学年高中物理必修第二册教师用书word（鲁科版）

第2节　科学探究：向心力

 

第1课时 向心力与向心加速度

(赋能课精细培优科学思维)

一、向心力

1.定义：做匀速圆周运动的物体一定受到指向圆心的合外力的作用，这个力称为向心力。

2.方向：始终指向圆心，总是与速度方向垂直，时刻变化。

3.大小：F=m或F=mrω2。

4.作用效果：只改变速度方向，不改变速度大小，因此不做功。

5.来源：向心力是根据力的作用效果命名的，向心力是由某个力或者某几个力的合力提供。

　　[微点拨]

　　向心力是效果力，不是性质力，它是根据力的效果命名的。分析物体受力时，不分析向心力。

[情境思考]

　　用细绳拉着小球在光滑水平面内做匀速圆周运动，在这个过程中，小球受力情况如何?若绳上的力突然消失，会出现什么现象?

　　提示：小球在光滑水平面上受重力、支持力、绳子的拉力；拉力提供向心力。若拉力突然消失，小球将沿切线飞出，做匀速直线运动。

二、向心加速度

1.定义：做圆周运动的物体由向心力产生的加速度。

2.方向：始终指向圆心，时刻与速度方向垂直，方向时刻改变。

3.大小：a==rω2。

4.意义：描述速度方向改变快慢的物理量。向心加速度越大，表示速度方向改变得越快。

　　[微点拨]

　　物体做匀速圆周运动时，其加速度方向指向圆心，速度变化量的方向也指向圆心。

[质疑辨析]

　　如图所示，一辆汽车以恒定速率驶入环岛，请对以下结论作出判断：

(1)汽车在各点的向心加速度是相同的。 (×)

(2)汽车在运动时的加速度指向环岛的圆心。 (√)

(3)汽车以恒定速率在环岛内运动四分之一圆弧时，其速度变化量与初速度的夹角为135°。 (√)

(4)汽车在相等时间内速度变化量相同。                                   (×)

强化点(一) 向心力

任务驱动 　

　　如图所示，在双人滑冰比赛中，男运动员拉着女运动员的手使其在冰面上做匀速圆周运动，女运动员的速度方向时刻改变，什么力改变了其速度的方向?

提示：女运动员受到重力、男运动员的拉力和冰面的支持力三个力的作用。拉力在水平方向的分力提供了女运动员匀速圆周运动的向心力。正是这个向心力，改变了速度的方向。

 [要点释解明]

1.向心力的方向

做匀速圆周运动的物体受到的向心力方向时刻在变化，始终指向圆心，与线速度的方向垂直。

2.向心力的大小

向心力公式有F=m=mω2r=mωv。对于匀速圆周运动，向心力大小始终不变，但对于非匀速圆周运动(如用一根绳拴住小球绕固定圆心在竖直平面内做的圆周运动)，其向心力大小随速率v的变化而变化，公式表述的只是瞬时值。

3.向心力的作用效果

由于向心力的方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小，只改变线速度的方向。

4.向心力的来源实例分析