2024-2025年高中物理专题6.2 向心力（讲）（解析带答案版）.docx

专题6.2向心力（讲）

讲教材

本节课是第6章第2节内容，是在学生已经学习了匀速圆周运动，对匀速圆周运动有了一定理解的基础上的进一步学习。学生知道匀速圆周运动是一种变速运动，只是表面的知道，为什么线速度的方向时刻在变？是什么力来改变物体的这种运动状态，这个力有何特点？学生带着这些疑问来进入本节课的学习。本节课从学生的实际出发，结合学生前面所学知识，注重创设物理背景，应用牛顿第二定律，初步得出向心力的大小；引导学生对具体问题的分析，解决向心力来源问题；通过学生自己动手实验，验证向心力公式，并分析得到影响向心力的因素。这个过程中加强学生的活动，使学生充分思考讨论、大胆猜想，敢于提出自己的想法，逐渐提高科学素养。最后把分析圆周运动的方法推广到研究一般的曲线运动，在此过程中引导学生分析得出匀速圆周运动的加速度特点。本节知识在圆周运动部分处于核心地位，既有定性结论，又有定量计算，知识要求较高。

讲核心素养

物理观念：建立向心力的物理观念，掌握向心力的确切含义。

科学思维：在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。

科学探究：.通过向心力概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法。

科学态度与责任：经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度。

讲图片思维导图

讲考点和题型

【考点一】向心力

1．定义

做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力．

2．公式：Fn＝eq\f(mv2,r)或者Fn＝mω2r.

3．方向

向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力．

4.对向心力的理解

(1)向心力：使物体做圆周运动的指向圆心的合力．

(2)向心力的方向：无论是否为匀速圆周运动，其向心力总是沿着半径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力．

(3)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，故向心力不改变线速度的大小．

(4)向心力的来源

向心力是根据力的作用效果命名的．它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供，也可以由它们的合力提供，还可以由某个力的分力提供．

5.向心力与合外力的关系

(1)向心力是按力的作用效果来命名的，它不是某种确定性质的力，可以由某个力来提供，也可以由某个力的分力或几个力的合力来提供．

(2)对于匀速圆周运动，合外力提供物体做圆周运动的向心力；对于非匀速圆周运动，其合外力不指向圆心，它既要改变线速度大小，又要改变线速度方向，向心力是合外力的一个分力．

【例1】如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周运动。下列关于汽车转弯时的说法正确的是（）

A．汽车处于平衡状态 B．汽车的向心力由重力和支持力提供

C．汽车的向心力由摩擦力提供 D．汽车的向心力由支持力提供

【答案】C

【解析】

A．汽车转弯时存在向心加速度，运动状态不断变化，所以不是处于平衡状态，故A错误；

BCD．汽车在水平面内做匀速圆周运动，重力和支持力都沿竖直方向，不可能提供向心力，所以提供向心力的一定是在水平方向的摩擦力，故BD错误，C正确。

故选C。

【变式训练1】如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则（）

A．绳的张力可能为零

B．桶对物块的弹力不可能为零

C．随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变

D．随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大

【答案】C

【解析】

ACD．当物块随圆桶做圆周运动时，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持平衡，因此绳的张力为一定值，且不可能为零，故C正确，AD错误；

B．当绳的水平分力提供向心力的时候，桶对物块的弹力恰好为零，故B错误。

故选C。

【考点二】实验：探究向心力大小的表达式

1．实验装置：向心力演示仪(介绍向心力演示仪的构造和使用方法)

2．实验方法：控制变量法

3．实验过程

(1)保持两个小球质量m和角速度ω相同，使两球运动半径r不同进行实验，比较向心力Fn与运动半径r之间的关系．

(2)保持两个小球质量m和运动半径r相同，使两球的角速度ω不同进行实验，比较向心力Fn与角速度ω之间的关系．

(3)保持运动半径r和角速度ω相同，用质量m不同的钢球和铝球进行实验，比较向心力Fn与质量m的关系．

4．实验结论

两球相同的物理量

不同的物理量

实验结论

1

m、ω

r

r越大，Fn越大，Fn∝r

2

m、r

ω

ω越大，Fn越大，Fn∝ω2

3

r、ω

m

m越大，Fn越大，Fn∝m

精确的实验表明向心力的大小可以表示为

Fn＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)