高中物理 第五章 曲线运动 第6节 向心力教学案(新人教版)必修2.doc

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1、第6节向心力一、向心力┄┄┄┄┄┄┄┄①1．定义：做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。2．方向：始终指向圆心，与线速度方向垂直。3．公式：Fn＝m或Fn＝mω2r或Fn＝mr。4．来源：(1)向心力是按照力的作用效果命名的。(2)匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的合力，也可能是某个力的分力。5．作用：产生向心加速度，改变线速度的方向。[说明]根据向心加速度的表达式an＝＝ω2r＝r＝4π2n2r＝ωv，结合牛顿第二定律Fn＝man就可得到向心力表达式。①[判一判]1．向心力是除物体所

2、受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力(×)2．向心力的方向时刻指向圆心，方向不断变化(√)3．做圆周运动的物体其向心力大小不变，方向时刻变化(×)4．向心力既可以改变速度的大小，也可以改变速度的方向(×)5．物体做圆周运动的速度越大，向心力一定越大(×)二、变速圆周运动和一般的曲线运动┄┄┄┄┄┄┄┄②1．变速圆周运动：线速度大小发生变化的圆周运动，做变速圆周运动的物体同时具有向心加速度和切向加速度。2．一般的曲线运动(1)定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。(2)研究方法：将一般的曲

3、线运动分成许多很短的小段，质点在每一小段的运动都可以看做圆周运动的一部分。[说明]对于变速圆周运动，Fn＝m＝mω2r，an＝＝ω2r仍可用。②[填一填]荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千向下荡时，(1)小朋友做的是________运动；(2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？________________________________________________________________________解析：(1)秋千荡下时，速度越来越大，做的是变速圆周运动。(2)由于秋千做变速

4、圆周运动，合外力既有指向圆心的分力，又有沿圆周切向的分力，所以合力不指向悬挂点。答案：(1)变速圆周　(2)不指向1.向心力的作用效果：改变线速度的方向。由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变速度的大小。2．大小：Fn＝man＝m＝mω2r＝mωv，对于匀速圆周运动，向心力大小始终不变，但对非匀速圆周运动(如用一根绳拴住小球绕固定圆心在竖直平面内做的圆周运动)，其向心力大小随速率v而变化，所以公式表述的只是瞬时值。3．方向：无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半

5、径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力。4．向心力的来源(1)实例分析①向心力可以由某一个力充当重力可以充当向心力如图所示，用细绳拴住小球在竖直平面内转动，当它经过最高点时，若绳的拉力恰好为零，则此时向心力由重力提供弹力可以充当向心力如图所示，用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动，向心力由绳子的拉力提供摩擦力可以充当向心力如图所示，物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转盘静止，向心力由转盘对物体的静摩擦力提供②向心力可以由合力提供如细线拴住小球在竖直面内做匀速圆周运动，当小球经过最低

6、点时，向心力由细线的拉力和重力的合力提供，如图甲所示。③向心力可以由某个力的分力提供如小球在细线作用下，在水平面内做圆锥摆运动时，向心力由细线的拉力在水平面内的分力提供，如图乙所示。(2)结论：向心力是按力的作用效果命名的，充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，可以是某一个单独的力，也可以是几个力的合力，还可以是物体受到的合力在沿半径指向圆心方向上的分量。[典型例题]例1.一圆台可绕通过圆台中心O且垂直于台面的竖直轴转动。在圆台上放置一小木块A，它随圆台一起做匀速圆周运动，如图所示，则

7、关于木块A的受力，下列说法中正确的是(　　)A．木块A受重力、支持力和向心力作用B．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向与木块运动方向相反C．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向与木块运动方向相同D．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向指向圆心[解析]　物体A在水平圆台上，受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，且两力是一对平衡力。由于A随圆台一起做匀速圆周运动，故其必受向心力作用，所以A必定受到静摩擦力作用，静摩擦力一定指向圆心且等于向心力，D正确，B、C

8、错误；向心力不是物体受到的力，是由木块A所受的静摩擦力提供的，A错误。[答案]　D[点评]　向心力的三点理解(1)向心力不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力，受力分析时不分析向心力。(2)公式F＝mω2r＝m既适用于匀速圆周运动，也适用于变速圆周运动。(3)匀速圆周运动中，合力提供向心力；非匀速圆周运动中，合力不一定指向圆心，合力沿半径方向的分力充当向心力。[即时巩固]1．(2016·盐城高一检测)有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”，杂技演员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底部做