2018-2019学年人教物理必修2（课件+教师用书+习题）第5章 6．向心力 (3份打包)

6．向心力 学 习 目 标 知 识 脉 络(教师独具) 1．理解向心力的概念，会分析向心力的来源．(重点) 2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能利用向心力表达式进行计算．(重点) 3．理解在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力．(难点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、向心力 1．定义 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，是由于它受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力． 2．公式：Fn＝和Fn＝mω2r. 3．方向 向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力． 4．效果力 向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力． 二、变速圆周运动和一般曲线运动 1．变速圆周运动 变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力，合外力一般产生两个方面的效果： (1)合外力F跟圆周相切的分力Ft，此分力产生切向加速度at，描述速度大小变化的快慢． (2)合外力F指向圆心的分力Fn，此分力产生向心加速度an，向心加速度只改变速度的方向． 2．一般曲线运动的处理方法 一般曲线运动，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段圆弧．圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径．这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理． [基础自测] 1．思考判断 (1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力．(×) (2)向心力和重力、弹力一样，是性质力．(×) (3)向心力可以由重力或弹力等来充当，是效果力．(√) (4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力．(√) (5)圆周运动中，合外力等于向心力．(×) (6)向心力产生向心加速度．(√) 2．对做圆周运动的物体所受的向心力说法正确的是(　　) A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力 B．因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小 C．向心力是物体所受的合外力 D．向心力和向心加速度的方向都是不变的 B　[做匀速圆周运动的物体所受的向心力大小恒定，方向总是指向圆心，是一个变力，A错误；向心力只改变线速度方向不改变线速度大小，B正确；只有做匀速圆周运动的物体其向心力是由物体所受合外力提供，C错误；向心力与向心加速度的方向总是指向圆心，是时刻变化的，D错误．] 3．某中学于2017年11月1日至3日举行了为期三天的秋季运动会．运动会的主题是“我运动，我健康，我快乐”．比赛过程中，整个赛场秩序井然，过程流畅，赛事高潮迭起，全体运动员顽强拼搏，积极进取，赛出了风格，赛出了水平，创造出许多优异的成绩． 在400 m跑比赛中，甲、乙两同学正以相同的速率分别通过半圆轨道上A、B两点，如图5­6­1所示．设甲、乙两同学质量相等，则此时(　　) 【导学号：75612043】 图5­6­1 A．甲同学的向心力大 B．乙同学的向心力大 C．甲乙两同学的向心力一样大 D．条件不足，无法比较 B　[根据F＝m，因rA>rB，mA＝mB，vA＝vB则FB>FA，即乙同学的向心力大，故选B．] 4．(多选)如图5­6­2所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是(　　) 图5­6­2 A．绳的拉力 B．重力和绳拉力的合力 C．重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力 CD　[对小球进行受力分析，它受重力和绳子拉力的作用，向心力是指向圆心方向的合力．因此，可以说是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以说是各力沿绳方向的分力的合力，选C、D．] [合 作 探 究·攻 重 难] 对匀速圆周运动向心力的理解 1．匀速圆周运动中向心力的特点： (1)方向：方向时刻在变化，始终指向圆心，与线速度的方向垂直． (2)大小：Fn＝mr＝mωv，在匀速圆周运动中，向心力大小不变． ＝mω2r＝m 2．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． 3．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：合力充当向心力，某一个力充当向心力，某个力的分力充当向心力． 4．几种常见的实例如下： 实例 向心力 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G 用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 线的拉力提供向心力，F向＝FT 物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff 小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合 　如图5­6­3所示，圆盘上叠