向心力 导学案 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第页第六单元第2节向心力一、向心力（Fn）1．定义：做匀速圆周运动的物体受到的合外力指向圆心，这个力叫做向心力。2．方向：总指向圆心，与速度垂直，方向不断变化。3．向心力的大小：F作用：（1）只改变速度的方向，不改变速度的大小（2）产生向心加速度4．特点：①方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直）②向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小③向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。（受力分析时，不能多出一个向心力）二、向心力的实例1．轻绳栓一小球，在光滑水平面做匀速圆周运动。小球向心力的来源？小球受力分析：向心力由小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、绳子的拉力的合力提供。F向=F合=F2．物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动。木块向心力的来源?由木块受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。即圆盘对木块的静摩擦力FfF向=F合=Ff3．物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源?物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。4．沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球竖直方向:Ncosθ＝mg水平方向:F合=mω2rF合＝mgtanθ竖直方向：Ncosθ＝mg水平方向：F合=mω2RsinθF合＝mgtanθ总结（1）向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。（2）向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。三、变速圆周运动和一般曲线运动匀速圆周运动1．定义：物体沿着圆周运动，线速度大小处处相等2．匀速圆周运动中，v大小、ω、T、f、n均不变3．运动性质：变速曲线运动4．特点：a向=a实际 F合=F向（1）变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？怎么分析研究一般的曲线运动？做变速圆周运动的物体所受的力Ft切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小.Fn向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.结论：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动，匀速圆周运动切向加速度为零。非匀速圆周运动特点：a向≠a实际 F合≠F向向心力是合力的一个分力故合力方向与速度方向不垂直无论哪种运动，向心力一定与速度垂直【例1】关于向心力说法中正确的是（） A．向心力是物体受到的真正的力B．向心力不改变速度的大小 C．做匀速圆周运动的物体所受向心力是不变的 D．向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力【练1】用细线拴着一个小球，在光滑水平面上作匀速圆周运动，下列说法正确的是（） A．在线速度一定情况下，线越长越易断B．在线速度一定情况下，线越短越易断 C．在角速度一定情况下，线越长越易断D．在角速度一定情况下，线越短越易断【例2】如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）【例3】如图所示，花样滑冰双人自由滑比赛时的情形．男运动员以自己为转动轴拉着女运动员做匀速圆周运动．若男运动员转速为30r/min，手臂与竖直方向夹角约为60°，女运动员质量是50kg，她触地冰鞋的线速度为4.7m/s，则下列说法正确的是（） A．女运动员做圆周运动的角速度为πrad/s B．女运动员触地冰鞋做圆周运动的半径约为2m C．男运动员手臂拉力约是850N D．男运动员手臂拉力约是500N【例4】如图所示，一根光滑的轻杆沿水平方向放置，左端O处连接在竖直的转动轴上，a、b为两个可看做质点的小球，穿在杆上，并用细线分别连接Oa和ab，且Oa＝ab，已知b球质量为a球质量的2倍．当轻杆绕O轴在水平面内匀速转动时，Oa和ab两线的拉力之比F1：F2为（） A．2：1 B．1：2 C．5：1 D．5：41．关于向心力的说法正确的是（） A．向心力是由于物体做圆周运动而产生的 B．做匀速圆周运动的物体，其向心力是由其所受的合力提供的 C．向心力既可以改变做圆周运动物体速度的方向，也可以改变其速度的大小 D．做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的2．如图所示，A、B两个物体与圆盘保持相对静止，随圆盘一起作匀速圆周运动，则A、B分别受到几个力的作用（） A．3个，5个 B．3个，4个 C．4个，5个 D．4个，6个3．如图所示，质量相等的A、B两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上，随圆筒一起做匀速圆周运动，则下列关系中正确的是（） A．线速度vA＝vB B．角速度ωA＞ωB C．它们受到的合力FA合＞FB合 D．它们受到的摩擦力fA＞fB4．关于向心力的说法中正确的是（） A．向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力 B．向心力不改变圆周运动物体的速度的大小 C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力5．一个质量为m的小球在绳的拉力作用下做半径为r的匀速圆周运动，小球运动的线速度为v，周期为T，则小球所需要的向心力为（） A．mvr B．mvr2 C．46．如图所示，用细绳系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，以下关于小球受力的说法中正确的是（） A．只受重力 B．只受拉力 C．受重力、拉力和向心力 D．受重力和拉力7．如图所示，竖直圆筒内壁光滑，半径为R，顶部有入口A，在A的正下方h处有出口B．一质量为m的小球从入口A沿圆筒内壁切线方向水平射入圆筒内，要使小球从出口B飞出，小球进入入口A处的速度v0＝__________________________________，运动过程中小球对筒壁的压力N＝___________________________________。（重力加速度为g）8．如图所示，圆盘在水平面内匀速转动，质量为m的小物块能够随圆盘一起转动，则以下说法正确的是（） A．小物块受到重力、支持力、向心力、摩擦力作用 B．小物块所受的摩擦力方向沿运动轨迹