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学而优·教有方
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2.向心力
目标体系构建
明确目标·梳理脉络
【学习目标】
1.知道向心力是根据力的效果命名的,会分析向心力的来源。
2.感受影响向心力大小的因素,通过实验探究它们之间的关系。
3.掌握向心力的表达式,能够计算简单情境中的向心力。
4.知道变速圆周运动和一般曲线运动的分析方法。
【思维脉络】
课前预习反馈
教材梳理·落实新知
知识点1向心力
1.定义:做匀速圆周运动的物体所受的指向的力。
2.作用:只改变速度的。
3.来源:
①向心力是按力的来命名的。
②做匀速圆周运动的物体的向心力是由某个力或者几个力的提供。
知识点2向心力的大小
1.实验探究:
(1)实验仪器:向心力演示器。如图:
(2)探究方法。
控制变量
探究内容
m、r相同,改变ω
探究向心力F与__角速度ω__的关系
m、ω相同,改变r
探究向心力F与__半径r__的关系
ω、r相同,改变m
探究向心力F与__质量m__的关系
2.向心力公式:Fn=或Fn=_。
知识点3变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
1.变速圆周运动的受力特点
①指向圆心的分力Fn提供,改变物体速度的。
②沿切向方向的分力Ft改变速度的,与速度方向相同时物体速度,与速度方向相反时,物体速度。
2.一般曲线运动的受力特点
①处理方法:可以把一般的曲线分割成许多的小段,看作一小段圆弧。
②用处理的方法研究物体在每一小段圆弧上的运动。
思考辨析
『判一判』
(1)做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。()
(2)向心力和重力、弹力一样,都是根据力的性质命名的。()
(3)向心力可以是物体受到的某一个力,也可以是物体受到的合力。()
(4)向心力的作用是改变物体的速度方向。()
(5)变速圆周运动的向心力并不指向圆心。()
(6)一般曲线运动中弯曲程度不同的圆弧对应的圆弧半径也不同。()
『选一选』
(2021·江苏省响水中学高一期末)如图所示,小物体A与水平圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A受力情况是()
A.重力、支持力
B.重力、向心力
C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D.重力、支持力、向心力、摩擦力
『想一想』
如图所示,用绳子拴着小球转动。如果使小球越转越快,必须用越来越大的力拉住绳子,同时绳子也越来越接近水平。分析一下,绳子可能被拉至水平吗?
课内互动探究
细研深究·破疑解难
探究探究向心力大小的表达式
┃┃情境导入__■
1.实验原理
向心力演示器如图所示,匀速转动手柄1,可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动。小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8,根据标尺8上露出的红白相间等分标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。
2.实验步骤
(1)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上,小球转动半径和转动角速度相同时,探究向心力与小球质量的关系。
(2)皮带套在塔轮2、3半径相同的圆盘上,小球转动角速度和质量相同时,探究向心力与转动半径的关系。
(3)皮带套在塔轮2、3半径不同的圆盘上,小球质量和转动半径相同时,探究向心力与角速度的关系。
3.实验结论:在半径和角速度一定的情况下,向心力大小与质量成正比。
在质量和角速度一定的情况下,向心力大小与半径成。
在质量和半径一定的情况下,向心力大小与成正比。
┃┃典例剖析__■
典题1(2021·四川省南充高级中学高一月考)如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图,转动手柄1,可使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球6、7分别以不同的角速度,做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供,球对挡板的反作用力,通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降,从而露出标尺10,标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么:
(1)现将两小球分别放在两边的槽内,为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系,下列说法中正确的是
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