义务教育高中物理人教版必修二第五章第六节向心力导学案

《义务教育高中物理人教版必修二第五章第六节向心力导学案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、6.向心力问题导学一、对向心力的理解活动与探究11．力是改变速度的原因，那么向心力是怎样改变速度的？2．在“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”实验中，要测量、记录哪些数据？3．向心力的表达式有哪些？迁移与应用1长为L的细绳，一端拴一质量为m的小球，另一端固定于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动，摆线L与竖直方向的夹角为α，求：（1）细线的拉力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。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，故向心力不改变线速度的大小。2．大小：Fn＝man＝m＝mω2r＝mωv。对于匀

2、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的变化而变化，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径指向圆心，方向时刻改变，故向心力是变力。[来源:Zxxk.Com]4．来源：在匀速圆周运动中合外力一定是向心力；在变速圆周运动中，沿半径方向的合外力提供向心力。充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力。二、变速圆周运动和一般的曲线运动活动与探究21．匀速圆周运动和变速圆周运动有什么区别？2．匀速圆周运动可看做变速圆周运动

3、的一个特例，它有哪些特点？应用牛顿第二定律处理匀速圆周运动问题的思路和方法是什么？3．如何计算变速圆周运动中的向心加速度和向心力？[来源:学科网ZXXK]迁移与应用2一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图（a）所示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫做A点的曲率圆，其半径ρ叫做A点的曲率半径。现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出，如图（b）所示。则其轨迹最高点P处的曲率半径是（　　）图（a）[来源:学

4、科

5、网Z

6、X

7、X

8、K]图（b

9、）A．　　　　B．C．D．1．变速圆周运动（1）概念：线速度大小改变的圆周运动叫变速圆周运动。（2）受力特点：物体所受合力不指向圆心，即合力与物体运动速度方向不垂直，沿圆弧切向分力改变物体速度的大小，指向圆心的分力改变了物体运动的方向。（3）变速圆周运动同时具有向心加速度和切向加速度，而匀速圆周运动只具有向心加速度。2．处理一般曲线运动的方法如图所示，运动轨迹既不是直线也不是圆周的运动，可以称为一般曲线运动。尽管这时曲线各个地方的弯曲程度不一样，但在研究时，可以把这条曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看做一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的半径。注

10、意到这点区别之后，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法进行处理了。答案：【问题导学】活动与探究1：1．答案：由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动的方向始终垂直，所以向心力不改变线速度的大小，只改变线速度的方向。2．答案：（1）测量小球转动若干圈的时间，从而求出小球做圆周运动的周期。（2）测量与小球圆周运动对应的纸上某个圆周的半径，从而得出小球做圆周运动的半径。（3）用天平测出小球的质量。[来源:学科网ZXXK]（4）测出小球做圆周运动时距离悬点的竖直高度，从而求出悬线与竖直方向夹角的正切值。3．答案：向心力的表达式：Fn＝m＝mω2r＝mω

11、v。说明：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的变化而变化，公式表述的只是瞬时值。迁移与应用1：答案：（1）（2）（3）　2π解析：做匀速圆周运动的小球受力如图所示，小球受重力mg和细线的拉力F的作用。（1）因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球受到的合力沿水平方向指向圆心O′。由平行四边形定则得小球受到的合力大小为mgtanα，细线对小球的拉力大小为。（2）由牛顿第二定律得mgtanα=由几何关系得r＝Lsinα所以，小球做匀速圆周运动的线速度的大小为。（3）小球运动的

12、角速度ω＝＝＝小球运动的周期T＝＝2π。活动与探究2：1．答案：由做曲线运动的条件可知，变速圆周运动中物体所受的合力与速度方向一定不垂直，当速率增大时，物体受到的合力与瞬时速度之间的夹角是锐角；当速率减小时，物体受到的合力与速度之间的夹角是钝角。例如：用一细线系一小球在竖直平面内做变速圆周运动，在向下加速运动过程的某一位置A和向上减速运动过程的某一位置B，小球的受力情况如图所示。比较可知，匀速圆周运动和变速圆周运动受力情况的不同是：匀速圆周运动中，合力全部用来提供向心力，合力指向圆心；变速圆周运动中，合力沿着半径方向的分量提供