2. 匀速圆周运动的向心力和向心加速度教学设计及教案分析

石家庄市栾城区第二中学高一物理导学案

高一物理必修2第五章

第六节

向心力

学案类型：导学学案

使用时间

月

日

编制人：高一物理组

班级: 姓名: 【学习目标】

1、理解向心力的概念及其来源

2、知道向心力的大小与哪些因素有关，并能用公式进行计算。

3、理解匀速圆周运动的条件以及匀速圆周运动和变速圆周运动的区别

【知识梳理】

一、向心力

（1）向心力的定义：在圆周运动中，物体受到的合力在沿着_______方向上的分量叫做向心力. （2）向心力的作用：是改变线速度的方向产生___________的原因。

2（3）向心力的大小：F向ma向mvrmr2

（4）向心力的方向：与速度方向垂直，沿半径指向________。

（5）关于向心力的说明：

①向心力是按___________命名的，它不是某种性质的力；

②匀速圆周运动中的向心力始终垂直于物体运动的________方向，所以它只能改变物体的速度方向，不能改变速度的__________；

③无论是匀速圆周运动还是变速圆周运动，向心力总是变力，但是在匀速圆周运动中向心力的大小是不变的，仅__________不断变化。

④向心力不是一种特殊的力。重力(万有引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的_____或_________都可以作为向心力。

二、变速圆周运动

其合力分解为两个分量：向心力和切向力

F向F拉mgcos

F切mgsin

向心力改变着速度的方向，产生向心加速度；切向力与线速度的方向相同或者相反，改变着_____________的大小使得物体做变速圆周运动。

【问题探究】圆周运动的实例

水平面上的圆周运动

（1）圆锥摆运动：小球在细线的拉力和重力作用下的在水平面上的匀速圆周运动，如图所示：

O

F

l

m

F向

O1

r 向心力来源：物体________________的合力，沿着水平

方向指向圆心。

mg

（2）在水平圆盘上随圆盘一起转动物体

向心力的来源：如图，在竖直方向上重力和支持力平衡，物体做圆周运动的向心力由物体所受的______________提供。

竖直平面内的圆周运动

（1）汽车过拱形桥

汽车在点位置Ⅰ最高时，对车由牛顿第二定律得：

Fmv2mgNR

为了驾驶安全，桥面对车的支持力必须大于零，即FN0

从而解得车的速度应满足关系vgR

（如果vgR，在不计空气阻力的情况下，车将做平抛运动）

（2）汽车通过圆弧型的凹处路面

如图在最低点处，对车运用牛顿第二定律得：

mv2mv2FNmgr桥面对车的支持力FNmgr

可见，随着车的速度增大，路面对车的支持力变大。

【限时训练】

1、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个恒力

D．做一般曲线运动的物体的合力即为向心力

2．如图所示，圆盘上叠放着两个物块A和B．当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时，物块与圆盘始终保持相对静止，则（

）

A．A物块不受摩擦力作用

B．物块B受5个力作用

C．当转速增大时，A受摩擦力增大，B所受摩擦力也增大

D．A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴

3.如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，则关于摆球的受力情况，下列说法中正确的是（ ）

A．摆球受重力、拉力和向心力的作用

B．摆球所受拉力的水平分力提供向心力，摆球所受拉力的竖直分力与摆球的重力平衡

C．摆球受重力和拉力的作用

D．摆球的重力和绳子拉力的合力提供摆球做圆周运动的向心力

4.

一质量为m的物体，沿半径为R的向下凹的半圆形轨道滑行，如图所示，经过最低点的速度为v，物体与轨道之间的动摩檫因数为μ，则它在最低点时受到的摩檫力为（ ）

A．μmg

B．μmv 2 /R

C．μm(g+v 2 /R)

D．μm(g-v 2 /R)

5．如图所示，A、B两球穿过光滑水平杆，两球间用一细绳连接，当该装置绕竖直轴O匀速转动时，两球在杆上恰好不发生滑动，若两球质量之比mA：mB=2：1，那么A、B两球的下列说法中正确的是（

）

A．运动半径之比为1：2 B．向心加速度大小之比为1：2 C．角速度大小之比为1：1 D．向心力大小之比为1：2