黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第五章 曲线运动 5.6 向心力

黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第五章 曲线运动 5.6 向心力

‎5.6 向心力 ‎ 学习 目标 ‎1．理解向心力的概念及其表达式．‎ ‎2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算．‎ ‎3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度．‎ 学习 疑问 学习 建议 ‎【相关知识点回顾】‎ ‎1、牛顿第二定律：‎ ‎2、匀速圆周运动是变速运动，其向心加速度表达式是：‎ 向心加速度方向：‎ ‎【预学能掌握的内容】‎ 一、向心力 ‎1、向心力：做 运动的物体，会受到指向 的合力，这个合力叫做向心力。‎ ‎（1）向心力总是指向圆心，始终与 垂直，‎ ‎（2）向心力是根据力的 命名，可是各种性质的力，也可以是它们的 ，还可以是某个力的 。‎ ‎2、作用效果 向心力是产生 的原因，它的方向始终指向 ，不改变速度的 ，只改变速度的 ，维持物体做圆周运动。‎ 二、 向心力的大小 ‎1、计算公式 F=ma= =‎ ‎2、实验验证向心力公式 阅读教材 “实验”部分，尝试思考下面的问题：‎ ⑴ 实验器材有哪些？‎ ⑵ 简述实验原理（怎样达到验证的目的）‎ ⑶ 实验过程中要注意什么？测量那些物理量（记录哪些数据）？‎ ⑷ 实验过程中差生误差的原因主要有哪些？‎ ‎3、推导向心力的其它计算公式（含周期、转速）‎ 思考：向心力是恒力还是变力？‎ 三、变速圆周运动和一般曲线运动 ‎1、物体做变速圆周运动时，若合外力方向 与 夹角小于900，此时把F分解为两个互相 的分力：跟圆 的Ft和指向 的Fn，如图所示，其中Ft只改变v的 ，Fn只改变v的 ，Fn产生的加速度就是 加速度。若F与v的夹角大于900时，Ft使v减速，Fn改变v的方向，综上可知同时具有向心加速度和 加速度的圆周运动就是变速圆周运动。‎ F Ft Fn O Ft Fn F O ‎2、一般曲线运动 运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般的曲线运动。‎ 一般的曲线运动可以把曲线分割成许多小段，每一小段看成一小段 ，然后当作许多 不同的圆处理，再应用圆周运动的分析方法处理。‎ ‎【探究点一】‎ 问题1、试着说画出下列匀速圆周运动中分别受什么力？ 它们的合力指向哪里 光滑水平面 问题2、分析下面几种情况中作圆周运动的物块或小球向心力的 ‎●‎ r 物块随圆盘一起转动 漏斗内壁光滑 A B ‎【典题探究】‎ 例1、、如图所示，汽车以速度V通过一半圆形拱桥的顶点时，关于汽车受力的说法正确的是（ ）‎ A. 汽车受重力、支持力、向心力 B. 汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力 C. 汽车的向心力是重力 D. 汽车的重力和支持力的合力提供向心力 例2、一根长为L=‎1.0m的细绳系一质量为M=‎0.5kg的小球，在光滑水平面上匀速圆周运动，如图所示，小球转动的角速度为ω＝2 rad/s，试求 ‎（1）小球的向心加速度 ‎（2）绳中的拉力 B A O 例3、 量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点，当棒在光滑的水平面上绕O点匀速转动时，如图。求棒的OA段及AB段的拉力之比。‎ 1、 下列关于向心力的说法中，正确的是（ ）‎ A．物体由于做圆周运动产生了一个向心力 B．做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合外力 C．做匀速圆周运动的物体，其向心力不变 D．向心加速度决定向心力的大小 ‎2、.有长短不同，材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么（ ）‎ A．两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断 B．两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断 C．两个球以相同的周期运动时，短绳易断 D．不论如何，短绳易断 ‎3、关于向心力，下列说法中正确的是（ ）‎ A．物体由于做圆周运动而产生一个向心力 B．向心力不改变做匀速圆周运动物体的速度大小 C．做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力 D．做一般曲线运动的物体的合力即为向心力 ‎4、甲、乙两个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，在相同的时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的向心力之比为（ ）‎ A．1∶4 B．2∶‎3 ‎‎ ‎ C．4∶9 D．9∶16‎ ‎5、关于向心力，下列说法正确的是（ ）‎ A．向心力是一种效果力 B．向心力是一种具有某种性质的力 C．向心力既可以改变线速度的方向，又可以改变线速度的大小 D．向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小 ‎ 6、如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点不动，关于小强的受力，下列说法正确的是（ ）‎ A．小强在P点不动，因此不受摩擦力作用 B．小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力 C．小强随圆盘做匀速圆周运动，盘对他的摩擦力充当向心力 D．若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变 ‎7、如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子C，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（ ）‎ A．线速度突然增大 B．角速度突然增大 C．向心加速度突然增大 D．悬线的拉力突然增大 ‎8、在双人花样滑冰运动中，有时会看到男运动员拉着女运动员离开冰面在空中做圆锥摆运动的精彩的场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角为30°，重力加速度为g，估算该女运动员（ ）‎ A．受到的拉力为G B．受到的拉力为‎2G C．向心加速度为‎3g D．向心加速度为‎2g ‎ 9、长为L的细线，拴一质量为m的小球，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L与竖直方向的夹角为α时，‎ 求：(1)线的拉力F；‎ ‎(2)小球运动的线速度的大小；‎ ‎(3)小球运动的角速度及周期