完整word版高中物理56向心力導(dǎo)學(xué)案

1、第5章 曲線運(yùn)動 第6節(jié) 向心力 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1知道向心力是根據(jù)力的效果命名的；體驗向心力的存在，掌握向心力的表達(dá)式。 2會分析向心力的來源，能計算簡單情景中的向心力。 3初步了解“用圓錐擺粗略驗證向心力的表達(dá)式”的原理。 【重點、難點】 重點：理解向心力公式的確切含義，并能用來進(jìn)行簡單的計算； 難點：知道什么是向心力，理解它是一種效果力。 預(yù)習(xí)案 【自主學(xué)習(xí)】 （閱讀教材，請思考并完成下列問題） 1什么是向心力？向心力的方向如何描述？ 2根據(jù)牛頓第二定律，如何來描述向心力的表達(dá)式？ 3（閱讀教材P25“做一做”內(nèi)容）感知向心力的大小與哪些因素有關(guān)？ 【學(xué)始于疑】 探究案 【合作探究一】 問

2、題1： 1.請分析以下情景中小球、月亮受力情況。 情景1：小球在細(xì)線的牽引下，在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動； 情景2：月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動； 1 思考：分析上述小球、月亮受到的合力；作勻速圓周運(yùn)動的物體所受合力有什么特點？ 結(jié)論：物體做勻速圓周運(yùn)動的條件： ，這個合力也被稱為向心力。物體所受到的合外力指向_ 結(jié)合上述兩個情景總結(jié)一下向心力的特點： 方向：； 。作用： 請指出上述情景中向心力的施力物體？ ：向心力大小的計算公式：2問題=F 。 n 問題3：閱讀書本實驗用圓錐擺粗略驗證向心力的表達(dá)式，回答以下問題。 實驗器材有哪些？ 測量那些物理量（記錄哪些數(shù)據(jù)）？ 最終要驗證的公式？ ：如何

3、處理變速圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動？問題4 FtvF 做變速圓周運(yùn)動的物體所受的合力一般產(chǎn)生兩個效果（如圖）：F合F F 加速度，改變速度的 。 為切向分力，它產(chǎn)生OntF 。加速度，改變速度的為向心分力，它產(chǎn)生 n 處理一般曲線運(yùn)動的方法：對于一般的曲線運(yùn)動，我們則可以將其軌跡分為許多小段（如圖），每一小段都可以看做 圓周運(yùn)動的一部分，這樣就可以采用圓周運(yùn)動的分析方法來處理。 r2 r 1 歸納總結(jié)不能多出, a（）向心力是按照效果命名的力，并不是物體額外受到的一個力；受力分析時 一個向心力。 2 （可以是重（b）向心力的來源：物體所受的合力提供了物體做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力。 力、彈力、摩擦

4、力等各種性質(zhì)力的合力） 【課堂小結(jié)/本節(jié)知識網(wǎng)絡(luò)】 【思考】 【當(dāng)堂檢測】 分析向心力的來源1 ：分析下面各種勻速圓周運(yùn)動中，向心力是由哪些力提供的？例1 ）玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動（不計摩擦）。（1 2）細(xì)線下面懸掛一鋼球，細(xì)線上端固定，設(shè)法使小球在水平面面上做勻速圓周運(yùn)動。（ ）在勻速轉(zhuǎn)動的洗衣機(jī)圓筒內(nèi)壁上有一衣物一起隨桶轉(zhuǎn)動且與桶壁相對靜止。（3與轉(zhuǎn)臺間沒有相對A4）使轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臺上的物塊也隨之做勻速圓周運(yùn)動，物塊A（ 滑動。 2.有關(guān)向心力的計算OLm點，讓：長為的細(xì)線，拴一質(zhì)量為的小球，小球可視為質(zhì)點，小球的一端固定于例21 時：其在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)

5、動，形成圓錐擺，如圖所示，求擺線與豎直方向成 （1）擺線中的拉力大小； （2）小球的向心力大??； ）小球運(yùn)動的線速度的大小；（3 ）小球做勻速圓周運(yùn)動的周期。4（ 變速圓周運(yùn)動分析3.MN行駛，速度逐漸減小。圖A、B：一輛汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由、向C、例D3F的四種方向，正確的是（ ） 分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時所受合力N N N N F F F 。 。 F M M M M C A D B 3 LOmOL處釘?shù)男∏?，另一端固定于點的正下方：例4長為點，在的細(xì)線一端系質(zhì)量為/2有一根長釘，把細(xì)線沿水平方向拉直后無初速度地釋放小球，當(dāng)細(xì)線碰到釘子的瞬間 ）（ 小球的角速度突然增大A小球的向心加速

6、度突然增大 B 細(xì)線的張力突然增大C小球的速度突然增大 D 】【課后鞏固 ) 1下列關(guān)于向心力的說法中正確的是( 物體受到向心力的作用才能做圓周運(yùn)動A B向心力是指向弧形軌道圓心方向的力，是根據(jù)力的作用效果命名的 C向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力，也可以是某一種力或某一種力 的分力 D向心力只改變物體運(yùn)動的方向，不改變物體運(yùn)動的快慢) 關(guān)于向心力，下列說法正確的是( 2 A向心力是一種效果力 B向心力是一種具有某種性質(zhì)的力 C向心力既可以改變線速度的方向，又可以改變線速度的大小 D向心力只改變線速度的方向，不改變線速度的大小 2所示，3如圖 2 圖OO 將其拉離豎直位置一個角度后

7、釋放，則小球以點為圓心做一小球用細(xì)繩懸掛于點，) 圓周運(yùn)動，運(yùn)動中小球所需向心力是( A繩的拉力 B重力和繩拉力的合力 C重力和繩拉力的合力沿繩的方向的分力 D繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力 所示，34如圖 3 圖Pr 點不動，有一個水平大圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，小強(qiáng)站在距圓心為處的關(guān)) 受力，下列說法正確的是于小強(qiáng)的( P 點不動，因此不受摩擦力作用A小強(qiáng)在 B小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動，其重力和支持力充當(dāng)向心力 4 C小強(qiáng)隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動，盤對他的摩擦力充當(dāng)向心力P D若使圓盤以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，小強(qiáng)在點受到的摩擦力不變 所示，5如圖4 4 圖LmOCLO ，把懸線另一端的小球長

8、為的懸線固定在點正下方點，在拉到處有一釘子2 跟懸點在同一水平面上無初速度釋放，小球到懸點正下方時懸線碰到釘子，則小球的) ( A線速度突然增大 角速度突然增大B 向心加速度突然增大C 懸線的拉力突然增大DRvm 在水平面內(nèi)做半徑為的老鷹，以速率的勻速圓周運(yùn)動，則空氣對6一只質(zhì)量為) 老鷹作用力的大小等于( 22vv222ggmm ) A B() RR2vmmg C D R7在雙人花樣滑冰運(yùn)動中，有時會看到男運(yùn)動員拉著女運(yùn)動員離開冰面在空中做圓錐 擺G的女運(yùn)動員做圓錐擺運(yùn)動時和水平冰面的夾角為運(yùn)動的精彩的場面，目測體重為30°， g，估算該女運(yùn)動員( ) 重力加速度為GG 受到的拉力

9、為B2 3A受到的拉力為 gg 向心加速度為2 DC向心加速度為3 8. 圖5 LmO點讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周 的小球，一端固定于長為的細(xì)線，拴一質(zhì)量為L與豎直方向的夾角為所示當(dāng)擺線這種運(yùn)動通常稱為圓錐擺運(yùn)動)，如圖5(運(yùn)動時， 求： F ； (1)線的拉力 (2)小球運(yùn)動的線速度的大??； (3)小球運(yùn)動的角速度及周期。 5 【答案】 ：自主學(xué)習(xí) 1：重力、支持力、沿繩方向拉力1、情景 ：地球?qū)υ虑虻奈?情景 ：沿繩方向拉力合力情況：情景1 2情景：地球?qū)υ虑虻奈?合力特點： 不同位置的合力總是沿半徑方向指向圓心 圓心； 始終沿半徑指向圓心，方向時刻變化； 改變線速度方向 向心力沒有

10、施力物體，它是有物體受到其它力的合力來充當(dāng)?shù)?v2?m?FrmF? 2 、nnr3、用圓錐擺粗略驗證向心力的表達(dá)式 鋼球 連線 天平 砝碼 秒表 鐵架臺（米尺） ntm；鋼球繞紙上圓弧運(yùn)動時對應(yīng)的半圈所用時間；鋼球質(zhì)量測量物理量：鋼球運(yùn)動Rh；徑 ，小球距懸點的豎直高度mgR?F；根據(jù)向心力公小式計算向心力大小度從受力角求出合力大合 h22?nnmgR22?F?m?mRR ；最終要驗證的公式?ntht? 當(dāng)堂檢測: 例1：支持力和重力的合力或支持力的水平分力；拉力和重力的合力或拉力的水平分力；筒壁對衣物的支持力;由指向圓心方向靜摩擦力提供。例2：C；例3: mg/cos ?sinL?singL

11、tan?2； 例mgtan 4: ABD 。 g ：課后鞏固某一個力或ABCD 向心力是使物體做圓周運(yùn)動的原因，它可由各種性質(zhì)力的合力、1是根據(jù)力的作用方向始終從做圓周運(yùn)動的物體的所在位置指向圓心，某一個力的分力提供， 效果命名的，只改變線速度的方向，不改變線速度的大小 選項錯向心力是按力的作用效果命名的，是一種效果力，所以2AD A選項正確，B即向心力對做圓周運(yùn)動的物體始與速度的方向垂直，誤；由于向心力始終沿半徑指向圓心， 選項正確D終不做功，不改變線速度的大小，只改變線速度的方向，因此C選項錯誤，它只能由其他性點評所以在受力分析時不要加上向心力， 由于向心力是一種效果力， 質(zhì)的力提供 3C

12、D O方向的合向心力由指向圓心對小球進(jìn)行受力分析，如圖所示，它受重力和繩的拉力， 6 也可以是各力沿繩方向分力的合它可以是小球所受合力沿繩方向的分力，外力提供，因此，D. 力，故選C、由于小強(qiáng)隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動，一定需要向心力，該力一定指向圓心方4C 且充向，而重力和支持力在豎直方向上，它們不能充當(dāng)向心力，因此他會受到摩擦力作用，正確；由于小強(qiáng)隨圓盤轉(zhuǎn)動的半徑不變，當(dāng)圓盤角速度變小時，由當(dāng)向心力，A、B錯誤，C2mrF 錯誤可知，所需向心力變小，故Dn可以是向心力可以是某個力、點評 對物體受力分析得到的指向圓心的力提供向心力 某幾個力的合力，也可以是某個力的分力在變速圓周運(yùn)動中，在勻速圓

13、周運(yùn)動中，向心力就是物體所受的指向圓心方向的合外力法線方向的分力就是物體所受合外力一般不再指向圓心，可沿切線方向和法線方向分解， 向心力懸線與釘子碰撞前后瞬間，線的拉力始終與小球的運(yùn)動方向垂直，不對小球BCD 52vvmF知向心加速做功，故小球的線速度不變當(dāng)半徑減小時，變大，知由再由向rrmgFF 選項正確DB、度突然增大而在最低點C、，故懸線的拉力變大由此可知T向找準(zhǔn)物體做圓周運(yùn)動的徑跡及位置是解明確哪些力提供向心力， 作好受力分析，點評 題的關(guān)鍵6A 7B 如圖所示 FFcos 30° 1FFsin 30° 2FGFma ，12agFG. ，23方法總結(jié) 用向心力公式解

14、題的思路與用牛頓第二定律解題的思路相似： (1)明確研究對象，受力分析，畫出受力示意圖； (2)分析運(yùn)動情況，確定運(yùn)動的平面、圓心和半徑，明確向心加速度的方向和大小； (3)在向心加速度方向上，求出合力的表達(dá)式，根據(jù)向心力公式列方程求解 mggLvF tan sin 8(1) (2)cos gLcos T (3)2 gLcos 解析 mgF. 和繩子的拉力做勻速圓周運(yùn)動的小球受力如圖所示，小球受重力 O，且是水(1)因為小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，所以小球受到的合力指向圓心mgF，線對小球的拉力大小為：平方向由平行四邊形定則得小球受到的合力大小為tan mg. cos 2mvmg 由牛頓第二定律得：(2)tan r 7 rL sin 由幾何關(guān)系得 所以，小球