高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 向心力学案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 向心力学案，文件包含62向心力doc、62向心力答案doc等2份学案配套教学资源，其中学案共8页， 欢迎下载使用。

牛顿第二定律： F合=ma
力的合成与分解遵循 平行四边形 定则或 三角形 法则
匀速圆周运动中线速度与角速度关系 v=ωr ，线速度与周期关系 v=2πr/T ；角速度与周期关系 ω=2π/T ；周期与转速的关系系 T=1/n ，线速度与转速关系 v=2πrn ；角速度与转速关系 ω=2πn 。
新课预习
向心力
思考与讨论
请你做一做，细线一端拴住一小球，另一端用手拿着，让小球在光滑面上做圆周运动，某时刻松手，观察小球的运动，能否继续做圆周运动？ 不能 ，若不能，小球将沿什么方向运动？ 切线方向 。
ω
如图所示，若将小球运动视为匀速圆周运动，且桌面光滑，那么小球受几个力的作用？ 3个 ，分别是什么力？ 重力、支持力、绳的拉力 ，你认为合力应该是什么？ 绳的拉力 ，合力的方向有什么特点？ 总是指向圆心 ，它的作用是什么？ 改变线速度的方向

大量实例都表明：做匀速圆周运动的物体所受的合力总 是指向圆心 。这个指向 圆心 的力叫做 向心力 。对于做匀速圆周运动的物体，它的线速度大小 不变 ，方向时刻 变化 ，因此，物体所受合力只改变线速度的 方向 ，即向心力的作用是 只改变线速度的方向 。
ω
请分析下面情景，是说一下，物块受到哪几个力的作用 3个 ；在图中画出各力。如图示位置静摩擦力方向哪？ 指向圆心 ，物块在不同位置摩擦力方向相同吗？ 不相同。静摩擦力的作用是什么？改变线速度的方向 ；该物块的向心力由谁提供（或说充当）？ 静摩擦力 。

请在图中标出小球做匀速圆周运动的圆心；画出小球的受力分析图；是说明一下小球的向心力有谁提供？ 重力与绳拉力的合力或绳水平
方向的分力 。

总结：向心力是由某个 力或几个力的 合力 提供，也可以是某个力的 分力 充当。因此向心力 不是 （填是或不是）物体实际受到的力，它是根据力的 作用效果 命名的。由以上实例可知向心力是 变 （填变或恒）力，方向时刻在 变化。
向心力的大小
ω
请你利用身边物体感受一下向心力与哪些圆周运动学量有关？（友情提示：可以手拿一根细绳，另一端拴上沙袋，尽量让其在水平面内做圆周运动，可以改变绳长，可以改变沙袋质量，还可以改变转动的快慢）
请分析下面的物体运动，回答问题：
向心力由谁提供？ 静摩擦力
若保持物块质量、角速度不变，那么离圆心越 远，越容易滑动；
若保持质量及离轴的距离不变，转动的越 快 ，越容易滑动。
通过感受及分析你觉得向心力与 质量 、 半径 、转动的快慢。
实验
若要通过实验得到向心力与各量间的定量关系，需采用实验的方法是 控制变量 ；
阅读教材中关于实验仪器的介绍，回答下列问题：
小球做匀速圆周运动的向心力由 横臂 的 挡板 对小球的压力提供。球对挡板的 反作用力 通过横臂的 杠杆 作用使 弹簧册立套筒 下降，从而漏出 标尺。
怎样控制两小球的角速度相等呢？要想保证线速度相等又该怎么控制呢？
实验得到的数据怎么处理更直观，更容易得到结论呢？
图像
结论：1、当质量、角速度一定时，向心力与半径成 正比 ，当半径、质量一定时，向心力力与 角速度 成正比；当角速度与半径一定时，向心力与质量成 正比 。
向心力的数学表达式：F= mω2r ；由v=ωr，得F= mv2/r ；由T=2 π/ω得F= 4π2r/T2 。
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
O
v
F
甲
O
v
F
乙
当小球加速做圆周运动时，观察你手中的绳方向，是否指向圆心？ 不是 。请你根据力与运动关系分析下面圆周运动正在加速还是减速？ 甲加速，乙减速
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为 一般性曲线运动 。尽管这时曲线
各个位置的弯曲程度 不同 ，但在研究时，可以把这条曲线 分割为许多很短的 小段，质点在每小段的运动都可以看做 圆周运动 的一部分。
课堂练习：
O
1、如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一高度摆下，经验告诉我们，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置越靠近小球，绳就越容易断。请解释这一现象。（提示：线速度不具有突变性）
A
碰撞瞬间前后线速度大小不变，半径变小，所以拉力变大
ω
如图所示：一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s。盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起匀速圆周运动。
求小物体所受向心力的大小。0.16N
关于小物体所受的向心力，甲、乙两人有不同意见：甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力，指向圆心；乙认为小物体有向前运动的趋势，静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此向心力不可能由静摩擦力提供。你的意见是什么？说明理由。甲的意见正确，
四、板书整理——知识要点
向心力
向心力
定义：做匀速圆周运动的物体所受 合力 总 指向圆心 。这个指向 指向圆心 的力就叫作向心力。
向心力来源：向心力是由 某个力 或者几个力的 合力 提供，也可以由某个力的 分力 提供。
向心力的性质：它 不是物体实际受到的力，是根据力的作用效果 命名的。
向心力的大小
匀速圆周运动：F合=Fn= mω2r = mv2/r = mωv =m4π2r/T2 = m4π2rn2
匀速圆周运动：向心力的大小 恒定 ，方向时刻 改变 。
变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
变速圆周运动：物体所受合力 不指向 圆心，不与线速度方向 垂直 ，当合力与线速度夹角为钝角，线速度将 减小 ，当合力与线速度夹角为锐角，线速度将 增大 。此时合力既改变线速度方向，又改变线速度的 大小 。