2016-2017学年高中物理 第5章 曲线运动新人教版必修2_6

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 必修 2 曲线运动 第五章 第六节 向 心 力 第五章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 * 理解向心力的概念，知道它是根据力的作用效果命名的 * 知道向心力大小与哪些因素有关，会分析向心力的来源，并能用表达式进行有关计算 * 了解一般曲线运动的处理方法 课堂情景切入 我们知道，月球受地球的引力，绕地球做匀速圆周运动 (如图 1)；当你在光滑桌面上抡动细绳，使物体做匀速圆周 运动时 (如图 2)，作用在物体上的拉力，总是沿绳子指向圆心。是否做匀速圆周运动的物体，都受到指向圆心的力呢？这个 力的大小与哪些因素有关呢？这一节我们就来研究这些问题。 知识自主梳理 1定 义 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，这个合力叫做向心力。产生向心加速度的原因是由于它受到了指向 _的合力。 2方向 向心力的方向始终沿着半径指向 _，与线速度方向 _，时刻发生改变 。 向心力 圆心 圆心 垂直 3表达式 Fn _或 Fn _。 4来源 (1)向心力是根据力的 _命名的，可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供。 (2)匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的 _，也可能是某个力的 _。 m2r 作用效果 合力 分力 1 变 速 圆 周运 动 变速圆周运动物体所受合外力不等于向心力，合外力一般产生两个效果。 (1)跟圆周相切的分力 Ft，只改变线速度的大小，产生 _加速度，此加速度描述线速度 _的快慢。 (2)跟圆周切线垂直而指向圆心的分力 Fn，只改变线速度的方向，产生 _加速度。 变 速 圆 周运 动 和一般的曲 线 运 动 切向 大小变化 向心 2一般的曲 线 运 动 的 处 理方法 一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看做一小段 _，研究质点在 这一小段的运动时，可以采用 _的处理方法进行处理。圆弧 圆周运动 重点难点突破 5向心力来源的 实 例分析 答案： AC 解析： 衣物受到重力、筒壁的 弹 力和摩擦力三个力的作用 ，其中 弹 力提供其做 圆 周运 动 的向心力， A、 C正确， B错误 ；由于重力与静摩擦力保持平衡，所以摩擦力不随 转 速的 变 化 而 变 化， D错误 。 二、匀速 圆 周运 动 的 处 理方法 1匀速 圆 周运 动 的特点 线速度大小不变、方向时刻改变；角速度、周期、频率都恒定不变；向心加速度和向心力大小都恒定不变，但方向 时刻改变。 2匀速 圆 周运 动 的性 质 (1)线速度仅大小不变而方向时刻改变，是变速运动。 (2)向心加速度仅大小恒定而方向时刻改变，是非匀变速曲线运动。 (3)匀速圆周运动具有周期性，即每经过一个周期物体都要重新回到原来的位置，其运动状态 (如 v、 a大小及方 向 )也要重复原来的情况。 (4)做匀速圆周运动的物体所受外力的合力大小恒定，方向总是沿半径指向圆心。 三、 变 速 圆 周运 动 和一般曲 线 的运 动 1匀速 圆 周运 动 和 变 速 圆 周运 动 的区 别 (1)由做曲线运动的条件可知，变速圆周运动中物体所受的合力与速度方向一定不垂直，当速率增大时，物体受到 的合力与瞬时速度之间的夹角是锐角；当速率减小时，物体受到的合力与速度之间的夹角是钝角。 (2)匀速圆周运动和变速圆周运动受力情况的不同点：匀速圆周运动中，合力全部用来提供向心力，合力指向圆心 ；变速圆周运动中，合力沿着半径方向的分量提供向心力，合力通常不指向圆心。 2一般的曲 线 运 动 运动轨迹不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动。如图所示，汽车在高低不平的路面上行驶的运动 通常是一个比较复杂的曲线运动，在这个复杂的曲线运动中取一小段研究，每一小段都可以看成是某个圆周的一部分。不同 位置上所对应的 “圆周运动 ”的 “圆心 ”和 “半径 ”是不同的。 答案： C 点 评 ： 本 题 考 查 运 动 的合成与分解知 识 及 圆 周运 动规 律 的 应 用，充分体会一般的曲 线 运 动 的 处 理方法。 考点题型设计 对 向心力的理解 解析： 向心力是一种效果力，它可以是重力、 弹 力、摩擦 力等各种性 质 的力，但 应 注意它不是物体受到的一个新力， A 错 。向心力只改 变 物体运 动 的方向，不改 变 速度的大小，故 B 对 。物体做匀速 圆 周运 动 的向心力方向永 远 指向 圆 心，其大 小不 变 ，方向 时 刻改 变 ，故 C错 。只有在匀速 圆 周运 动 中， 合力提供向心力，而非匀速 圆 周运 动 中向心力并非物体受到的 合力，故 D错 。 答案： B 答案： B 向心力来源分析 解析： 小球在 竖 直平面内做 变 速 圆 周运 动 ，受重力和 绳 的拉力作用，由于向心力是指向 圆 心方向的合外力，因此它可 以是小球所受合力沿 绳 方向的分力，也可以是各力沿 绳 方向的 分力的合力，故 选 C、 D。 答案： CD A当转盘匀速转动时， P受摩擦力方向为 b方向 B当转盘加速转动时， P受摩擦力方向可能为 c方向 C当转盘加速转动时， P受摩擦力方向可能为 a方向 D当转盘减速转动时， P受摩擦力方向可能为 d方向 答案： D 解析： 物 块转动时 ，其向心力由静摩擦力提供，当它匀 速 转动时 其方向指向 圆 心，当它加速运 动时 其方向斜向前方 ，当它减速 转动时 ，其方向斜向后方。 处 理 圆 周运 动 的基本方法 答案： AB 点 评 ： (1)A、 B两球的向心加速度、 线 速度、角速度、周 期、 频 率等物理量与球的 质 量无关，在相同的 g、 的情况下 仅 由 轨 道半径决定。 (2)由解 题过 程可 见 ， 圆 周运 动问题 属于一般的 动 力学 问 题 ，无非是由物体的受力情况确定物体的运 动 情况，或者由物 体的运 动 情况求解物体的受力情况。解 题 的思路就是以加速度 为纽带 ，运用牛 顿 第二定律和运 动 学公式列方程，求解并