2018版高中物理必修2《优化设计》第五章曲线运动第6节

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1、第6节向心力学习目标核心提炼1.了解向心力的概念，知道它是根据力的效果命名的。体验向心力的存在，会分析向心力的1个概念——向心力2.来源。v224个常用表达式——Fn＝mrFn＝mωr3.掌握向心力的表达式，并能用来进行4π2计算。Fn＝mωvFn＝mT2r4.知道变速圆周运动中向心力是合力的一个分力，知道合力的作用效果。一、向心力阅读教材第23～24页“向心力”部分，知道向心力的概念，知道向心力的表达式，并会简单应用。1.定义：做匀速圆周运动的物体产生向心加速度的原因是它受到了指向圆心的合力，这个力叫做向心力。2.方向：始终沿着半径指向圆心。3.表达式v2(1)Fn＝mr。(2)

2、Fn＝mω2r。4.效果力：向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力。思考判断(1)匀速圆周运动是匀变速曲线运动。(×)(2)匀速圆周运动加速度恒定不变。(×)(3)做匀速圆周运动的物体所受合力大小保持不变。(√)(4)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度，比较物体绕圆心转动的快慢看周期或角速度。(√)(5)随水平圆盘一起匀速转动的物体A受重力、支持力和向心力作用。(×)(6)汽车转弯时速度过大就会向外发生侧滑，这是汽车轮胎受沿转弯半径向内的静摩擦力不足以提供汽车转弯所需向心力的缘故。(√)二、变速圆周运动和一般的曲线运动阅读教材第24页“

3、变速圆周运动和一般的曲线运动”部分，知道变速圆周运动中合力的两个分力的作用，了解对一般曲线运动的处理方法。1.变速圆周运动的合力：变速圆周运动的合力产生两个方向的效果。(1)跟圆周相切的分力Ft：产生切向加速度，此加速度改变线速度的大小。(2)指向圆心的分力Fn：产生向心加速度，此加速度改变速度的方向。图12.一般的曲线运动的处理方法(1)定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。(2)处理方法：一般的曲线运动中，可以把曲线分割成许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。思维拓展深圳欢乐谷“全球至尊弹射式过山车”堪称中国最大的过山车，轨道全长887m，垂直落

4、差67m，乘坐过后给人一种“刺激、惊奇、爽快”的感觉。图2(1)当过山车向下运动到如图2位置时，过山车所受合力的方向还指向圆心吗？(2)对于一般的曲线运动，能否采用圆周运动的分析方法处理？答案(1)过山车在题图位置受重力和轨道的支持力，其合力方向并不指向圆心。(2)可以。把物体运动的曲线分割成很短的小段，物体在每一小段上的运动都可看作是圆周运动的一部分，确定出每一部分的半径r，就可以根据向心力公式进行处理，如图。预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3对匀速圆周运动向心力的理解与应用[要点归纳]1.向心力的特点(1)方向：方向时刻在变化，始终指向圆心，与线速

5、度的方向垂直。大小：＝mv24π2。在匀速圆周运动中，向心力大小不变；＝mrω2＝mωv＝m2r(2)FnrT在非匀速圆周运动中，其大小随速率v的变化而变化。2.向心力的作用效果：由于向心力的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，只改变线速度的方向。3.向心力的来源常见几个实例分析：实例向心力用细线拴住的小球在竖直绳子的拉力和小球的重力的合力提供向心力，F面内转动至最高点时＝FT＋G用细线拴住小球在光滑水线的拉力提供向心力，F平面内做匀速圆周运动＝FT示意图向向物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff小球的重力和细线的

6、拉小球在细线作用下，在水平力的合力提供向心力，F向面内做圆周运动＝F合木块随圆桶绕轴线做圆周运动圆桶侧壁对木块的弹力提供向心力，F向＝FN[精典示例][例1]关于向心力的说法正确的是()A.物体由于做圆周运动还受到一个向心力B.向心力可以是任何性质的力C.做匀速圆周运动的物体其向心力是恒力D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定指向圆心解析力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动，而不是因为做圆周运动才产生向心力，也不能说物体还受一个向心力，故A错误；向心力是效果力，可以是任何一种性质的力，故B正确；物体做匀速圆周运动的向心力方向永远指向圆心，其大小不变，方向时刻改

7、变，故C错误；只有匀速圆周运动中，合外力提供向心力，而非匀速圆周运动中向心力并非物体所受的合外力，而是合外力指向圆心的分力提供向心力，故D错误。答案B[例2]如图3所示，水平转盘上放有一质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：图3(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；(2)当角速度为3μg2r时，绳子对物体拉力的大小。解析(1)当绳子拉力为零，即恰由最大静摩擦力提供向心力时，