高中物理 2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度学案 教科版必修2

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1、2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度学案知识准备1、物体分别做直线运动、曲线运动时，所受的合外力F合与速度ν0存在什么关系？2、描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？这几个物理量有什么特点？3、由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。匀速圆周运动的加速度叫做,它的方向始终指向.学习目标1.知道什么是向心力，理解它是一种效果力2.知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义，并能用来进行计算3.结合向心力理解向心加速度4.理解变速圆周运动中合外力与向心力的关系【预习填空】1.向心力（1）定义：做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是____

2、___，这个力叫__________.（2）作用效果：产生__________，不断改变物体线速度的__________，维持物体做圆周运动.（3）方向：总是沿半径指向__________，是一个__________.（4）大小：F向=__________.（5）向心力是从__________来命名的，它并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为某种性质的力来命名的，是一种效果力.2.若做圆周运动的物体所受的合外力不沿半径方向，可以根据F的效果分解为两个相互垂直的分力；跟圆周相切的_________和指向圆心方向的__________，切向分力Ft产生的__________改

3、变物体速度的__________；法向分力Fn产生的__________改变物体速度的________.仅有向心加速度的运动是________，同时具有切向加速度和向心加速度的圆周运动就是_________.2.向心加速度（1）向心加速度的方向总是指向，只改变速度的，不改变速度的；（2）向心加速度的计算公式：课堂探究课堂探究一：通过受力分析寻找向心力的来源例1：如图5－7－2所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则（）图5－7－2A.A受重力、支持力B.A受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C.A受重力、支持力、向心力、摩擦力D.以上均不正确解析：

4、A物体随水平转台做匀速圆周运动时，受到重力G和平台对它的支持力FN，是一对平衡力，故不能成为维持物体做匀速圆周运动所需要的向心力.那么是什么力提供向心力呢？由于A物体仅与平台接触，除了受重力G和支持力FN外，只可能受到平台对它的静摩擦力的作用.根据静摩擦力的特点，该静摩擦力的方向应与A相对于平台运动趋势方向相反，但这个相对运动趋势方向不易判断，我们可以由牛顿第二定律及匀速圆周运动的特点来分析.因物体A的加速度必定指向圆心，故产生加速度的静摩擦力Ff必定指向圆心，所以B正确，C选项的错误在于多加了一个向心力，应当明确这里的向心力就是静摩擦力.答案为B.变式练习1：如图5

5、－7－3所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需向心力是（）图5－7－3A.绳的拉力B.重力和绳拉力的合力C.重力和绳拉力的合力沿绳的方向的分力D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力答案：CD课堂探究二：竖直面内的圆周运动例2：长l=0.5m、质量可忽略的杆，其下端固定于O点，上端连有质量m=2kg的小球，它绕O点在竖直平面内做圆周运动，当通过最高点时，如图5－7－7，g=10m/s2.求：图5－7－7（1）当v1=1m/s时，杆受到的力的大小，并指出是压力还是拉力；（2）当v2=4m/s时，杆受到的力的

6、大小，并指出是压力还是拉力.思路分析：设杆对小球没有作用力时的速度为vc，根据牛顿第二定律mg=m，vc=m/s=m/s.显然，v＜vc时，重力大于向心力，小球将有向心运动趋势，杆对小球有向上的支持力；当v＞vc，重力小于向心力，小球有离心运动趋势，杆对小球有向下的拉力.解析：（1）当v1=1m/s时，杆中出现压力（对小球为支持力），小球受到了重力mg和杆的支持力FN1，则mg－FN1=，FN1=mg－=16N.（2）当v2=4m/s时，杆中出现拉力，则mg+FN2=，FN2=－mg=44N.根据牛顿第三定律，在（1）情况下杆受到的压力FN1′=16N；在（2）情况下

7、，杆受到的拉力FN2′=44N.答案：（1）16N，杆受到向下的压力（2）44N，杆受到向上的拉力思维总结：本题中的两种情况，也可假设杆对小球的作用力向下，即为拉力，根据规律列式求解.若求得的力为正值.则力为拉力，若求得的力为负值，则力是向上的支持力.变式练习2长为L的细绳，一端系一质量为m的小球，另一端固定于某点，当绳竖直时小球静止，再给小球一水平初速度，使小球在竖直平面内做圆周运动，并且刚好能过最高点，则下列说法中正确的是（）A．球过最高点时，速度为零B．球过最高点时，绳的拉力为mgC．开始运动时，绳的拉力为D．球过最高点时，速度大小为答案：D课