向心力集体备课作业案 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

高一年级物理学科第__周第__次作业案课题：__6.2向心力_____使用时间：________________命题人：_____审题人：_____班级：_____姓名：________【知识梳理】1、向心力的方向：始终指向，与垂直。作用效果：改变，不改变。2、向心力的来源：可以是某个力，或某个力的分力，或某几个力的合力。3、向心力的表达式：。4、常见情景的向心力来源圆锥摆(图1)：提供向心力；细线拴住小球在光滑水平面(图2)：提供向心力；物体在粗糙转盘上随盘而转(图3)：提供向心力；内壁上物体随筒而转(图4)：提供向心力；细线拴住小球在竖直面(图5)：提供向心力；飞机水平转弯(图6)：提供向心力；图1图2图3图4图5图65、变速圆周运动：所受各个力的合力不指向圆心，速度大小和方向都改变。将合力分解为向心分力Fn、切向分力Fτ，向心分力Fn，产生向心加速度，只改变线速度的；切向分力Fτ，产生切向加速度，只改变线速度的。6、一般曲线运动处理方法：当合外力与速度夹锐角时，物体线速度；当合外力与速度夹钝角时，物体线速度。【例题讲解】例1.（多选）关于向心力的说法中正确的是（）A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定改变线速度例2、质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为（）A．B．C．D．不能确定例3、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的物块在随圆盘一起做匀速圆周运动。已知物块与圆盘之间的动摩擦因数为0.25，g＝10m/s2。下列判断正确的是（）A．物块受到的摩擦力的大小为2.5N B．物块受到的摩擦力的方向沿切线方向 C．要使物块相对于圆盘滑动，圆盘转动的角速度应大于5rad/s D．圆盘的角速度从4rad/s增加到5rad/s的过程中，物块受到的摩擦力的方向始终指向圆心例4、甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们所受外力的合力之比为()A．1∶4B．2∶3C．4∶9 D．9∶16例5、长为L的细线，拴一质量为m的小球(小球可视为质点)，一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图所示。当摆线与竖直方向的夹角是α时，(重力加速度为g)，求：(1)细线的拉力的大小；(2)小球运动的线速度的大小；(3)小球运动的角速度及周期。【反馈练习】1.下列关于向心力的叙述中，不正确的是（）A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力B.做匀速圆周运动的物体，除了受到别的作用力外，还受到一个向心力的作用C.向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小D.向心力可以由某个力来提供，也可以由某几个力的合力来提供，或者由某一个力的合力来提供2.如图所示，用长为L的细线拴住一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，关于小球的受力情况，下列说法正确的是（）A．小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力B．向心力由细线对小球的拉力提供C．向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力D．向心力的大小等于3.如图所示，某物体沿eq\f(1,4)光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，则()A.物体的合力为零B.物体的合力大小不变，方向始终指向圆心OC.物体的合力提供向心力D.物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)4.如图所示，质量为m的小明坐在秋千上摆动到最高点时悬线与竖直方向夹角为30°，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.小明在最高点的速度为零，合力为零B.小明在最低点的加速度为零，速度最大C.最高点秋千对小明的作用力为D.最低点秋千对小明的作用力为mg5.一个质量为0.1kg的小球，用一长0.45m的细绳拴着，绳的另一端系在O点，让小球从如图所示位置从静止开始释放，运动到最低点时小球的速度为3m/s。(小球视为质点，绳不可伸长，不计空气阻力，取g＝10m/s2)(1)分析小球运动到最低点时向心力的来源，画出小球受力示意图；(2)小球到达最低点时绳对小球的拉力的大小。6.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）【拓展】1.一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图所示，物体轨迹上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一个圆，在极限情况下，这个圆叫做A点的曲率圆，其半径叫做A点的曲率半径，已知该物体经过A点的速率为v，向心力大小为Fn，质量为m，则A点的曲率半径为（）A． B． C．v2Fn D．无法确定2.如图所示，水平圆盘上放置A、B两物体（可看作质点），质量分别为m和M，A放在圆盘中心轴处，且A、B用一根长为L的轻绳相连，轻绳刚好被拉直。两物体与圆盘间的动摩擦因数为μ，现让圆盘转速从零开始逐渐增大，要使A、B与圆盘均不发生相对滑动，则圆盘转动的角速度不能超过（）A． B． C． D．6.2向心力学案的答案例1、BCD.例2、C.例3、C.解：A、根据向心力的计算公式可得：F向＝mω2r＝0.10×42×0.10N＝0.16N，故A错误；B、物块做匀速圆周运动，摩擦力提供向心力，所以摩擦力方向指向圆心，故B错误；C、当向心力大小等于最大静摩擦力时，设此时的角速度为ω'，则μmg＝mω'2r，解得ω'＝5rad/s，因此，当圆盘角速度大于5rad/s时，物块会发生滑动，故C正确。D、圆盘的角速度从4rad/s增加到5rad/s的过程中，物块的速度增大，此时摩擦力有沿切线方向的分力，方向不指向圆心，故D错误；例4、C.例5、(1)(2)小球受到的合力大小为F合＝mgtanα，，由几何关系得r＝Lsinα，，。1、B.2、C.3、D.物体做加速曲线运动，合力不为零，A错误；物体做速度大小变化的圆周运动，合力不指向圆心，合力沿半径方向的分力等于向心力，合力沿切线方向的分力使物体速度变大，即除在最低点外，物体的速度方向与合力的方向夹角为锐角，合力方向与速度方向不垂直，B、C错误，D正确。4、C。5、(1)由题意可知，当小球运动到最低点时，小球受重力和绳的拉力2个力的作用，绳的拉力和重力的合力提供向心力，小球受力示意图如图所示；(2)由(1)可知，小球到达最低点时，绳的拉力和重力的合力提供向心力，，求得FT=3N。6、解