2021高中物理人教版必修第二冊(cè)課件：第六章圓周運(yùn)動(dòng)-第2節(jié)向心力-

第2節(jié)

向心力第2節(jié)向心力11.了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。2.體驗(yàn)向心力的存在，會(huì)分析向心力的來(lái)源。3.掌握向心力的表達(dá)式，計(jì)算簡(jiǎn)單情景中的向心力。4.從牛頓第二定律角度理解向心力表達(dá)式。5.初步了解“圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”的原理。6.會(huì)測(cè)量、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。2小球受到幾個(gè)力的作用?這幾個(gè)力的合力沿什么方向?小球受到重力、桌面的支持力和繩子的拉力。重力和支持力相互抵消，合力為繩子的拉力，沿著繩子指向圓心。輕繩栓一小球,在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)GFNF小球受到幾個(gè)力的作用?小球受到重力、桌面的支持力和繩子的拉力3向心力總指向圓心，沿半徑方向與線速度垂直，方向不斷變化只改變線速度的方向，不改變線速度的大小做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到一個(gè)指向圓心的合力，這個(gè)力叫做向心力向心力是恒力嗎？2、方向特點(diǎn)：3、效果：1、定義：向心力總指向圓心，沿半徑方向與線速度垂直，方向不斷變化只改變4OF引F合＝F引＝Fn在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力提供向心力向心力的來(lái)源分析OF引F合＝F引＝Fn在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，5向心力的來(lái)源分析OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg向心力的來(lái)源分析OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析F6向心力的來(lái)源分析TGF合向心力的來(lái)源分析TGF合7總結(jié):物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由合力提供向心力.①向心力是根據(jù)效果命名的力,并不是一種新的性質(zhì)的力②向心力不是物體真實(shí)受到的一個(gè)力,不能說(shuō)物體受到向心力的作用,只能說(shuō)某個(gè)力或某幾個(gè)力提供了向心力.向心力的來(lái)源總結(jié):物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由合力提供向心力.①向心力是根據(jù)效8幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖FNmgF靜

轉(zhuǎn)盤幾種常見(jiàn)的勻速圓周FNmgF靜轉(zhuǎn)9幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖OθO'FTmgF合

圓錐擺幾種常見(jiàn)的勻速圓周OθO'FTmgF合圓10物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊的受力?桶對(duì)物塊的支持力提供向心力ωGfFN幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊的受力?桶對(duì)物塊的支持力提供11F合ωθO'ORθωθmmOrmgNmgNF合Fn=F合沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)的小球幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖F合ωθO'ORθωθmmOrmgNmgNF合Fn=F合12向心力表達(dá)式:向心力表達(dá)式:13用圓錐擺驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？鋼球、細(xì)線、白紙、秒表、直尺rO'OθlhFTGF合3、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測(cè)量？F合＝mgtanθ小球所需向心力Fn=m

v2r從運(yùn)動(dòng)的角度求得Fn；從受力的角度求得F合；將Fn和F合進(jìn)行比較驗(yàn)證：g/h=(2πn/t)2轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時(shí)間t、h用圓錐擺驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？鋼球、細(xì)14注意事項(xiàng)rO'Oθlh1、h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度2、小球與紙面不能接觸3、測(cè)t時(shí)不能太久4、啟動(dòng)小球時(shí)應(yīng)確保小球做的是

勻速圓周運(yùn)動(dòng)注意事項(xiàng)rO'Oθlh1、h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度2、15實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄物理量hntg/h(2πn/t)2第一次第二次第三次驗(yàn)證：g/h=(2πn/t)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄物理量hntg/h(2πn/t)2第一次第二次第16變速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心；如果一個(gè)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎？當(dāng)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心時(shí)，物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)。OOFn

F合vFn

vF合速度增大的圓周運(yùn)動(dòng)速度減小的圓周運(yùn)動(dòng)

變速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力，方向始終指向圓17勻速圓周運(yùn)動(dòng)GNF變速圓周運(yùn)動(dòng)合力全部提供向心力合力部分提供向心力OFnFF合v

勻速圓周運(yùn)動(dòng)GNF變速圓周運(yùn)動(dòng)合力全部合力部分OFnFF合v18一般曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為一般曲線運(yùn)動(dòng)。r1r2一般曲線運(yùn)動(dòng)各個(gè)地方的彎曲程度不一樣，如何研究？把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧。這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理。一般曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為193、向心力的大小2、向心力的作用效果：1、向心力的方向：4、變速圓周運(yùn)動(dòng)中的合力并非向心力在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合力充當(dāng)向心力指向圓心改變速度的方向小結(jié)Fn=m

v2rFn=mω2rFn

=m

r

4π2T

23、向心力的大小2、向心力的作用效果：1、向心力的方向：4、20?？碱}型題組一向心力的理解題1［2020·西安長(zhǎng)安一中檢測(cè)］如圖所示是游樂(lè)園轉(zhuǎn)盤游戲，游客坐在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)盤上，與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，關(guān)于他們的受力情況和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.游客在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中處于平衡狀態(tài)B.受到重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用C.游客受到的靜摩擦力方向沿半徑方向指向圓心D.游客相對(duì)于轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)與其運(yùn)動(dòng)方向相反【思路點(diǎn)撥】做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其所受合力提供向心力，合力方向始終指向圓心?！窘馕觥緼錯(cuò)：游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力指向圓心，處于非平衡狀態(tài)。B錯(cuò)：游客所受重力G與支持力FN，二力平衡，合力等于摩擦力Ff，合力提供向心力。C對(duì)：游客受到的靜摩擦力方向沿半徑方向指向圓心。D錯(cuò)：游客相對(duì)于轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和其受到的摩擦力方向相反，故應(yīng)是背離圓心。C?？碱}型題組一向心力的理解題1［2020·西安長(zhǎng)安一中21題2［2020·河北正定中學(xué)高一檢測(cè)］［多選］如圖所示為游樂(lè)園中的“空中飛椅”設(shè)施，游客乘坐飛椅從啟動(dòng)，勻速旋轉(zhuǎn)，再到逐漸停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A.游客和飛椅的向心力等于連接飛椅的繩子的拉力B.游客所受的合外力可能大于游客的向心力C.當(dāng)游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受合外力的方向總是與速度方向垂直D.當(dāng)游客做速率減小的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受合外力的方向一定與速度方向相反BC解析：A錯(cuò)：游客和飛椅的向心力由繩子的拉力在指向圓心方向的分力提供，向心力不等于繩子的拉力。B對(duì)：在啟動(dòng)過(guò)程中，合力一部分提供向心力，一部分提供切向加速度使游客和飛椅加速，該過(guò)程中游客所受的合力大于游客的向心力。C對(duì)：當(dāng)游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，游客所受的合力完全提供向心力，只改變速度方向，不改變速度大小，即所受合力的方向總是與速度方向垂直。D錯(cuò)：當(dāng)游客做速率減小的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受合力的方向與速度方向成鈍角，切線方向的分力產(chǎn)生切向加速度，使游客的速率減小。題2［2020·河北正定中學(xué)高一檢測(cè)］［多選］如圖所示為游22題3［多選］如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，提供運(yùn)動(dòng)中小球所需向心力的是（）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方向的分力D.繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力CD解析：如圖所示，小球受到重力和細(xì)繩的拉力作用，向心力是指向圓心方向的力。因此，它可以是小球所受合力沿繩方向的分力，也可以是各力沿繩方向的分力的合力。題3［多選］如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位23題4［2019?廣東潮陽(yáng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)小球A和B緊貼內(nèi)壁，且A球的質(zhì)量為B球的2倍，分別在如圖所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（）A.A球的線速度大于B球的線速度B.A球的角速度小于B球的角速度C.A球運(yùn)動(dòng)周期小于B球運(yùn)動(dòng)周期D.A球?qū)ν脖诘膲毫π∮贐球?qū)ν脖诘膲毫︻}組二向心力的來(lái)源與計(jì)算AB題4［2019?廣東潮陽(yáng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，24題5蕩秋千是人們喜愛(ài)的一項(xiàng)體育娛樂(lè)活動(dòng)，如圖所示，某同學(xué)正在蕩秋千，A和B分別為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，若忽略空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是（）A.在A位置時(shí)，該同學(xué)處于失重狀態(tài)B.在B位置時(shí)，該同學(xué)受到的合力為零C.在A位置時(shí)，該同學(xué)對(duì)秋千踏板的壓力大于秋千踏板對(duì)該同學(xué)的支持力，處于超重狀態(tài)D.由A到B過(guò)程中，該同學(xué)的向心力逐漸減小

D題5蕩秋千是人們喜愛(ài)的一項(xiàng)體育娛樂(lè)活動(dòng)，如圖所示，某同學(xué)正在25題6［2019·云南宣威九中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，A、B兩個(gè)小球質(zhì)量相等，用一根輕繩相連，另有一根輕繩的兩端分別連接O點(diǎn)和B點(diǎn)，讓兩個(gè)小球繞O點(diǎn)在光滑水平桌面上以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若OB繩上的拉力為F1，AB繩上的拉力為F2，OB=AB，則（）A.A球所受向心力為F1，B球所受向心力為F2B.A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1C.A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1-F2D.F1∶F2=3∶2CD解析：小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)角速度為ω，A球靠拉力提供向心力，則A球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為F2，B球靠?jī)蓚€(gè)拉力的合力提供向心力，則B球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為F1-F2。由牛頓第二定律，對(duì)A球有F2=mr2ω2，對(duì)B球有F1-F2=mr1ω2，已知r2=2r1，聯(lián)立各式解得F1∶F2=3∶2。題6［2019·云南宣威九中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，A、26題7

［2019?河南安陽(yáng)三十六中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)。當(dāng)圓筒的角速度增大以后，下列說(shuō)法正確的是（）A.物體所受彈力增大，摩擦力增大B.物體所受彈力增大，摩擦力不變C.物體所受彈力和加速度都增大D.物體所受彈力增大，摩擦力減小BC解析：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力指向圓心，對(duì)物體受力分析：豎直向下的重力、向上的靜摩擦力、指向圓心的彈力，如圖6-2所示。其中重力G與靜摩擦力Ff平衡，與物體的角速度無(wú)關(guān)，彈力FN提供向心力，所以當(dāng)圓筒的角速度ω增大以后，向心力增大，物體所受彈力FN增大，根據(jù)FN=man得物體的加速度增大。題7［2019?河南安陽(yáng)三十六中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示27

CD

CD

28題9［2019·四川綿陽(yáng)南山中學(xué)高一檢測(cè)］有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿光滑圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圖中粗線圓表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h。如果增大高度h，則下列關(guān)于摩托車的說(shuō)法正確的是（）A.對(duì)側(cè)壁的壓力FN增大 B.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T不變C.做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn增大 D.做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度增大D

題9［2019·四川綿陽(yáng)南山中學(xué)高一檢測(cè)］有一種雜技表演叫29題10［2019·河北唐山一中高一檢測(cè)］如圖所示，是“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”的實(shí)驗(yàn)，細(xì)線下面懸掛一個(gè)鋼球，細(xì)線上端固定。將畫著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時(shí)恰好位于圓心?，F(xiàn)設(shè)法使鋼球沿紙上的某個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）用秒表記下鋼球運(yùn)動(dòng)n圈的時(shí)間t。（2）通過(guò)紙上的圓測(cè)出鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，并用天平測(cè)出鋼球質(zhì)量m。（3）測(cè)出懸點(diǎn)到球心的豎直高度h，用上述測(cè)得的量分別表示鋼球所需要向心力的表達(dá)式F1=

，鋼球所受合力的表達(dá)式F2=

。下面是一次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，代入上式計(jì)算結(jié)果F1=

N，F(xiàn)2=

N，圖中細(xì)線與豎直方向的夾角θ比較小，可認(rèn)為tanθ=sinθ。（g取9.80m/s2，π2≈9.86，計(jì)算結(jié)果保留三位小數(shù)）題組三實(shí)驗(yàn)：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系0.101m/kgr/mn/轉(zhuǎn)t/sh/m0.2000.0505099.01.00（4）在誤差允許的范圍內(nèi)，可認(rèn)為F1

F2（選填“=”“>”或“<”），證明向心力的表達(dá)式正確。0.098=題10［2019·河北唐山一中高一檢測(cè)］如圖所示，是“用圓錐302021高中物理人教版必修第二冊(cè)課件：第六章圓周運(yùn)動(dòng)-第2節(jié)向心力-31題11［2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測(cè)］如圖甲所示是某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓柱體放置在水平光滑圓盤上，力傳感器測(cè)量向心力F，速度傳感器測(cè)量圓柱體的線速度v，該同學(xué)通過(guò)保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變，來(lái)探究向心力F與線速度v的關(guān)系。（1）該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法為

。A.等效替代法 B.控制變量法C.理想化模型法 D.比值法（2）改變線速度v，多次測(cè)量，該同學(xué)測(cè)出了五組F、v數(shù)據(jù)，如表所示：

v/（m·s-1）1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)分析后，在圖乙坐標(biāo)紙上描出了五個(gè)點(diǎn)。①作出F-v2圖線；②若圓柱體運(yùn)動(dòng)半徑r=0.2m，由作出的F-v2圖線可得圓柱體的質(zhì)量m=

kg（保留兩位有效數(shù)字）。甲乙B

0.18題11［2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測(cè)］如圖甲所示是某同32

33題12用如圖所示的裝置來(lái)探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。兩個(gè)變速塔輪通過(guò)皮帶連接，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長(zhǎng)槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的鋼球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)鋼球的壓力提供向心力，鋼球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^(guò)橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)鋼球所受向心力的比值。如圖是探究過(guò)程中某次實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置的狀態(tài)。（1）在研究向心力的大小F與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，要保持

相同。A.ω和r B.ω和m C.m和r D.m和F（2）如圖中所示，兩個(gè)鋼球質(zhì)量和半徑相等，則是在研究向心力的大小F與

的關(guān)系。A.質(zhì)量m B.半徑r C.角速度ω（3）若圖中標(biāo)尺上紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)小球所受向心力的比值為1∶9，與皮帶連接的兩個(gè)變速塔輪的半徑之比為

。A.1∶3 B.3∶1 C.1∶9 D.9∶1A【解析】在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時(shí)，需先控制某些量不變，研究另外兩個(gè)物理量的關(guān)系，該方法為控制變量法。（1）因F=mω2r，根據(jù)控制變量法的原理可知，在研究向心力的大小F與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，要保持其他的物理量不變，即保持角速度ω和半徑r相同，故選A。（2）題圖中所示兩球的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑相同，根據(jù)F=mω2r可知，研究的是向心力的大小F與角速度ω的關(guān)系，故選C。（3）根據(jù)F=mω2r可知，兩球的向心力之比為1∶9，半徑和質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比為1∶3，因?yàn)榭科鲃?dòng)，變速塔輪的線速度大小相等，根據(jù)v=rω可知與皮帶連接的兩個(gè)變速塔輪對(duì)應(yīng)的半徑之比為3∶1，故選B。CB題12用如圖所示的裝置來(lái)探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小34題13［2020·鄭州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校檢測(cè)］如圖所示，質(zhì)量為m1的球1與質(zhì)量為m2的球2放置在某向心力演示儀上。該演示儀可以將向心力的大小由兩邊立柱的刻度顯示出來(lái)，左邊立柱可顯示球1所受的向心力F1的大小，右邊立柱可顯示球2所受的向心力F2的大小。皮帶與輪A、輪B有多種組合方式，圖示為其中的一種組合，此時(shí)連接皮帶的兩輪半徑RA=RB。圖中兩球距離立柱轉(zhuǎn)軸中心的距離rA=rB，下列說(shuō)法正確的是（）A.若m1>m2，搖動(dòng)手柄，則立柱上應(yīng)顯示F1<F2B.若m1=m2，僅將球1改放在N位置，搖動(dòng)手柄，則立柱上應(yīng)顯示F1>F2C.若m1=m2，僅調(diào)整皮帶位置使RA>RB，則立柱上應(yīng)顯示F1>F2D.若m1=m2，既調(diào)整皮帶位置使RA>RB，又將球1改放在N位置，則立柱上應(yīng)顯示F1>F2B解析：A錯(cuò)：因?yàn)镽A=RB，所以ωA=ωB。根據(jù)Fn=mω2r可知，若m1>m2，則F1>F2。B對(duì)：僅將球1改放在N位置，則r1>r2，根據(jù)Fn=mω2r可知，若m1=m2，則F1>F2。C錯(cuò)：僅調(diào)整皮帶位置使RA>RB，兩輪邊緣線速度相等，根據(jù)v=ωr可知ωA<ωB，根據(jù)Fn=mω2r可知，若m1=m2，則F1<F2。D錯(cuò)：調(diào)整皮帶位置使RA>RB，則ωA<ωB，將球1改放在N位置，則r1>r2，根據(jù)Fn=mω2r可知，F(xiàn)1與F2大小關(guān)系不確定。題13［2020·鄭州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校檢測(cè)］如圖所示，質(zhì)量為m35題組四變速圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析題組四變速圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析36題15

如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(dòng)，且與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，圖中c沿半徑指向圓心，a與c垂直，下列說(shuō)法正確的是 （）A.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向?yàn)閎方向B.當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為c方向C.當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為a方向D.當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為d方向

解析：物塊P隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，向心力由靜摩擦力提供，當(dāng)它勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，向心力方向指向圓心，當(dāng)它加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，向心力方向斜向前方，當(dāng)它減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，向心力方向斜向后方，故只有選項(xiàng)D正確。D題15如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(dòng)，且與轉(zhuǎn)37謝謝！謝謝！38第2節(jié)

向心力第2節(jié)向心力391.了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。2.體驗(yàn)向心力的存在，會(huì)分析向心力的來(lái)源。3.掌握向心力的表達(dá)式，計(jì)算簡(jiǎn)單情景中的向心力。4.從牛頓第二定律角度理解向心力表達(dá)式。5.初步了解“圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”的原理。6.會(huì)測(cè)量、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。40小球受到幾個(gè)力的作用?這幾個(gè)力的合力沿什么方向?小球受到重力、桌面的支持力和繩子的拉力。重力和支持力相互抵消，合力為繩子的拉力，沿著繩子指向圓心。輕繩栓一小球,在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)GFNF小球受到幾個(gè)力的作用?小球受到重力、桌面的支持力和繩子的拉力41向心力總指向圓心，沿半徑方向與線速度垂直，方向不斷變化只改變線速度的方向，不改變線速度的大小做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定受到一個(gè)指向圓心的合力，這個(gè)力叫做向心力向心力是恒力嗎？2、方向特點(diǎn)：3、效果：1、定義：向心力總指向圓心，沿半徑方向與線速度垂直，方向不斷變化只改變42OF引F合＝F引＝Fn在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力提供向心力向心力的來(lái)源分析OF引F合＝F引＝Fn在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，43向心力的來(lái)源分析OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg向心力的來(lái)源分析OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析F44向心力的來(lái)源分析TGF合向心力的來(lái)源分析TGF合45總結(jié):物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由合力提供向心力.①向心力是根據(jù)效果命名的力,并不是一種新的性質(zhì)的力②向心力不是物體真實(shí)受到的一個(gè)力,不能說(shuō)物體受到向心力的作用,只能說(shuō)某個(gè)力或某幾個(gè)力提供了向心力.向心力的來(lái)源總結(jié):物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由合力提供向心力.①向心力是根據(jù)效46幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖FNmgF靜

轉(zhuǎn)盤幾種常見(jiàn)的勻速圓周FNmgF靜轉(zhuǎn)47幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖OθO'FTmgF合

圓錐擺幾種常見(jiàn)的勻速圓周OθO'FTmgF合圓48物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊的受力?桶對(duì)物塊的支持力提供向心力ωGfFN幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊的受力?桶對(duì)物塊的支持力提供49F合ωθO'ORθωθmmOrmgNmgNF合Fn=F合沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動(dòng)的小球幾種常見(jiàn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力圖F合ωθO'ORθωθmmOrmgNmgNF合Fn=F合50向心力表達(dá)式:向心力表達(dá)式:51用圓錐擺驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？鋼球、細(xì)線、白紙、秒表、直尺rO'OθlhFTGF合3、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有哪些？如何測(cè)量？F合＝mgtanθ小球所需向心力Fn=m

v2r從運(yùn)動(dòng)的角度求得Fn；從受力的角度求得F合；將Fn和F合進(jìn)行比較驗(yàn)證：g/h=(2πn/t)2轉(zhuǎn)n圈數(shù)所用時(shí)間t、h用圓錐擺驗(yàn)證1、實(shí)驗(yàn)的基本原理？2、實(shí)驗(yàn)需要的器材？鋼球、細(xì)52注意事項(xiàng)rO'Oθlh1、h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度2、小球與紙面不能接觸3、測(cè)t時(shí)不能太久4、啟動(dòng)小球時(shí)應(yīng)確保小球做的是

勻速圓周運(yùn)動(dòng)注意事項(xiàng)rO'Oθlh1、h并不等于紙面距懸點(diǎn)的高度2、53實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄物理量hntg/h(2πn/t)2第一次第二次第三次驗(yàn)證：g/h=(2πn/t)2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄物理量hntg/h(2πn/t)2第一次第二次第54變速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力，方向始終指向圓心；如果一個(gè)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎？當(dāng)沿圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力不指向圓心時(shí)，物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)。OOFn

F合vFn

vF合速度增大的圓周運(yùn)動(dòng)速度減小的圓周運(yùn)動(dòng)

變速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)所受的合力提供向心力，方向始終指向圓55勻速圓周運(yùn)動(dòng)GNF變速圓周運(yùn)動(dòng)合力全部提供向心力合力部分提供向心力OFnFF合v

勻速圓周運(yùn)動(dòng)GNF變速圓周運(yùn)動(dòng)合力全部合力部分OFnFF合v56一般曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為一般曲線運(yùn)動(dòng)。r1r2一般曲線運(yùn)動(dòng)各個(gè)地方的彎曲程度不一樣，如何研究？把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧。這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理。一般曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為573、向心力的大小2、向心力的作用效果：1、向心力的方向：4、變速圓周運(yùn)動(dòng)中的合力并非向心力在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合力充當(dāng)向心力指向圓心改變速度的方向小結(jié)Fn=m

v2rFn=mω2rFn

=m

r

4π2T

23、向心力的大小2、向心力的作用效果：1、向心力的方向：4、58?？碱}型題組一向心力的理解題1［2020·西安長(zhǎng)安一中檢測(cè)］如圖所示是游樂(lè)園轉(zhuǎn)盤游戲，游客坐在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)盤上，與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止，關(guān)于他們的受力情況和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是（）A.游客在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中處于平衡狀態(tài)B.受到重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用C.游客受到的靜摩擦力方向沿半徑方向指向圓心D.游客相對(duì)于轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)與其運(yùn)動(dòng)方向相反【思路點(diǎn)撥】做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其所受合力提供向心力，合力方向始終指向圓心?！窘馕觥緼錯(cuò)：游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力指向圓心，處于非平衡狀態(tài)。B錯(cuò)：游客所受重力G與支持力FN，二力平衡，合力等于摩擦力Ff，合力提供向心力。C對(duì)：游客受到的靜摩擦力方向沿半徑方向指向圓心。D錯(cuò)：游客相對(duì)于轉(zhuǎn)盤的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和其受到的摩擦力方向相反，故應(yīng)是背離圓心。C?？碱}型題組一向心力的理解題1［2020·西安長(zhǎng)安一中59題2［2020·河北正定中學(xué)高一檢測(cè)］［多選］如圖所示為游樂(lè)園中的“空中飛椅”設(shè)施，游客乘坐飛椅從啟動(dòng)，勻速旋轉(zhuǎn)，再到逐漸停止運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A.游客和飛椅的向心力等于連接飛椅的繩子的拉力B.游客所受的合外力可能大于游客的向心力C.當(dāng)游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受合外力的方向總是與速度方向垂直D.當(dāng)游客做速率減小的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受合外力的方向一定與速度方向相反BC解析：A錯(cuò)：游客和飛椅的向心力由繩子的拉力在指向圓心方向的分力提供，向心力不等于繩子的拉力。B對(duì)：在啟動(dòng)過(guò)程中，合力一部分提供向心力，一部分提供切向加速度使游客和飛椅加速，該過(guò)程中游客所受的合力大于游客的向心力。C對(duì)：當(dāng)游客做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，游客所受的合力完全提供向心力，只改變速度方向，不改變速度大小，即所受合力的方向總是與速度方向垂直。D錯(cuò)：當(dāng)游客做速率減小的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受合力的方向與速度方向成鈍角，切線方向的分力產(chǎn)生切向加速度，使游客的速率減小。題2［2020·河北正定中學(xué)高一檢測(cè)］［多選］如圖所示為游60題3［多選］如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，提供運(yùn)動(dòng)中小球所需向心力的是（）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方向的分力D.繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力CD解析：如圖所示，小球受到重力和細(xì)繩的拉力作用，向心力是指向圓心方向的力。因此，它可以是小球所受合力沿繩方向的分力，也可以是各力沿繩方向的分力的合力。題3［多選］如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位61題4［2019?廣東潮陽(yáng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)小球A和B緊貼內(nèi)壁，且A球的質(zhì)量為B球的2倍，分別在如圖所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則（）A.A球的線速度大于B球的線速度B.A球的角速度小于B球的角速度C.A球運(yùn)動(dòng)周期小于B球運(yùn)動(dòng)周期D.A球?qū)ν脖诘膲毫π∮贐球?qū)ν脖诘膲毫︻}組二向心力的來(lái)源與計(jì)算AB題4［2019?廣東潮陽(yáng)實(shí)驗(yàn)學(xué)校高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，62題5蕩秋千是人們喜愛(ài)的一項(xiàng)體育娛樂(lè)活動(dòng)，如圖所示，某同學(xué)正在蕩秋千，A和B分別為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，若忽略空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是（）A.在A位置時(shí)，該同學(xué)處于失重狀態(tài)B.在B位置時(shí)，該同學(xué)受到的合力為零C.在A位置時(shí)，該同學(xué)對(duì)秋千踏板的壓力大于秋千踏板對(duì)該同學(xué)的支持力，處于超重狀態(tài)D.由A到B過(guò)程中，該同學(xué)的向心力逐漸減小

D題5蕩秋千是人們喜愛(ài)的一項(xiàng)體育娛樂(lè)活動(dòng)，如圖所示，某同學(xué)正在63題6［2019·云南宣威九中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，A、B兩個(gè)小球質(zhì)量相等，用一根輕繩相連，另有一根輕繩的兩端分別連接O點(diǎn)和B點(diǎn)，讓兩個(gè)小球繞O點(diǎn)在光滑水平桌面上以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若OB繩上的拉力為F1，AB繩上的拉力為F2，OB=AB，則（）A.A球所受向心力為F1，B球所受向心力為F2B.A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1C.A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1-F2D.F1∶F2=3∶2CD解析：小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)角速度為ω，A球靠拉力提供向心力，則A球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為F2，B球靠?jī)蓚€(gè)拉力的合力提供向心力，則B球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為F1-F2。由牛頓第二定律，對(duì)A球有F2=mr2ω2，對(duì)B球有F1-F2=mr1ω2，已知r2=2r1，聯(lián)立各式解得F1∶F2=3∶2。題6［2019·云南宣威九中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，A、64題7

［2019?河南安陽(yáng)三十六中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)。當(dāng)圓筒的角速度增大以后，下列說(shuō)法正確的是（）A.物體所受彈力增大，摩擦力增大B.物體所受彈力增大，摩擦力不變C.物體所受彈力和加速度都增大D.物體所受彈力增大，摩擦力減小BC解析：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力指向圓心，對(duì)物體受力分析：豎直向下的重力、向上的靜摩擦力、指向圓心的彈力，如圖6-2所示。其中重力G與靜摩擦力Ff平衡，與物體的角速度無(wú)關(guān)，彈力FN提供向心力，所以當(dāng)圓筒的角速度ω增大以后，向心力增大，物體所受彈力FN增大，根據(jù)FN=man得物體的加速度增大。題7［2019?河南安陽(yáng)三十六中高一檢測(cè)］［多選］如圖所示65

CD

CD

66題9［2019·四川綿陽(yáng)南山中學(xué)高一檢測(cè)］有一種雜技表演叫“飛車走壁”，由雜技演員駕駛摩托車沿光滑圓臺(tái)形表演臺(tái)的側(cè)壁高速行駛，在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圖中粗線圓表示摩托車的行駛軌跡，軌跡離地面的高度為h。如果增大高度h，則下列關(guān)于摩托車的說(shuō)法正確的是（）A.對(duì)側(cè)壁的壓力FN增大 B.做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T不變C.做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn增大 D.做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度增大D

題9［2019·四川綿陽(yáng)南山中學(xué)高一檢測(cè)］有一種雜技表演叫67題10［2019·河北唐山一中高一檢測(cè)］如圖所示，是“用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式”的實(shí)驗(yàn)，細(xì)線下面懸掛一個(gè)鋼球，細(xì)線上端固定。將畫著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上，使鋼球靜止時(shí)恰好位于圓心。現(xiàn)設(shè)法使鋼球沿紙上的某個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）用秒表記下鋼球運(yùn)動(dòng)n圈的時(shí)間t。（2）通過(guò)紙上的圓測(cè)出鋼球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，并用天平測(cè)出鋼球質(zhì)量m。（3）測(cè)出懸點(diǎn)到球心的豎直高度h，用上述測(cè)得的量分別表示鋼球所需要向心力的表達(dá)式F1=

，鋼球所受合力的表達(dá)式F2=

。下面是一次實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，代入上式計(jì)算結(jié)果F1=

N，F(xiàn)2=

N，圖中細(xì)線與豎直方向的夾角θ比較小，可認(rèn)為tanθ=sinθ。（g取9.80m/s2，π2≈9.86，計(jì)算結(jié)果保留三位小數(shù)）題組三實(shí)驗(yàn)：探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系0.101m/kgr/mn/轉(zhuǎn)t/sh/m0.2000.0505099.01.00（4）在誤差允許的范圍內(nèi)，可認(rèn)為F1

F2（選填“=”“>”或“<”），證明向心力的表達(dá)式正確。0.098=題10［2019·河北唐山一中高一檢測(cè)］如圖所示，是“用圓錐682021高中物理人教版必修第二冊(cè)課件：第六章圓周運(yùn)動(dòng)-第2節(jié)向心力-69題11［2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測(cè)］如圖甲所示是某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓柱體放置在水平光滑圓盤上，力傳感器測(cè)量向心力F，速度傳感器測(cè)量圓柱體的線速度v，該同學(xué)通過(guò)保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變，來(lái)探究向心力F與線速度v的關(guān)系。（1）該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法為

。A.等效替代法 B.控制變量法C.理想化模型法 D.比值法（2）改變線速度v，多次測(cè)量，該同學(xué)測(cè)出了五組F、v數(shù)據(jù)，如表所示：

v/（m·s-1）1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.507.90該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)分析后，在圖乙坐標(biāo)紙上描出了五個(gè)點(diǎn)。①作出F-v2圖線；②若圓柱體運(yùn)動(dòng)半徑r=0.2m，由作出的F-v2圖線可得圓柱體的質(zhì)量m=

kg（保留兩位有效數(shù)字）。甲乙B

0.18題11［2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一檢測(cè)］如圖甲所示是某同70

71題12用如圖所示的裝置來(lái)探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系。兩個(gè)變速塔輪通過(guò)皮帶連接，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長(zhǎng)槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽內(nèi)的鋼球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)鋼球的壓力提供向心力，鋼球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^(guò)橫臂的杠桿作用使彈簧測(cè)力套筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)鋼球所受向心力的比值。如圖是探究過(guò)程中某次實(shí)驗(yàn)時(shí)裝置的狀態(tài)。（1）在研究向心力的大小F與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí)，要保持

相同。A.ω和r B.ω和m C.m和r D.m和F（2）如圖中所示，兩個(gè)鋼球質(zhì)量和半徑相等，則是在研究向心力的大小F與

的關(guān)系。A.質(zhì)量m B.半徑r C.角速度ω（3）若圖中標(biāo)尺上紅白相間的等分格顯示出兩個(gè)小球所受向心力的比值為1∶9，