山东省沂水县第一中学人教版高中物理必修二_5.6向心力 导学案(无答案)

第五章曲线运动
NO.8
第6节向心力
班级姓名学号
【学习目标】
1、掌握向心力的大小与哪些因素有关，公式的确切含义，并能进行计算。

2、理解在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。

3、了解通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验。

【自主探究、合作学习】
问题1：向心力
1、向心力：阅读课本P23明确向心力的定义.
2、向心力表达式：，（思考：表达式如何得到的？）它的方向总是指向_______，与线速度方向_______。

3、向心力的来源
分析下列图中分别是哪些力提供了物体做圆周运动的向心力？
4、向心力表达式的验证
阅读课本P23实验思考：向心力是按什么命名的力？
例1、关于向心力的说法正确的是（ ）
A ．物体由于做圆周运动而产生向心力
B ．向心力不改变圆周运动物体的速度的大小
C ．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
D ．做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力
例2、把小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使质量为m 的小球沿光滑的漏斗
壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示。

小球的向心力是由_____力和_____
力提供的。

向心力的大小是 （图中角θ已知）。

若已知小球转动的角速
度ω和转动半径R ，小球的向心力又可以表示为 。

例3、一圆盘可绕通过圆盘中心O 且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一小木块A ,它随圆盘一起做匀速圆周运动(如右图).则关于木块A 的受力,下列说法正确的是 （ ）
A.木块A 受重力、支持力和向心力
B ．木块A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向指向圆心
C ．木块A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向与木块运动方向相反
D ．木块A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向与木块运动方向相同
问题2：变速圆周运动和一般的曲线运动
思考:由F n =m r
v 2
，做变速圆周运动的物体，其速度大小发生变化，则向心加速度和向心力都会相应地发生变化。

速度大小的改变是向心力F n 作用的结果吗?
阅读课本P24解决以下问题
1、沿圆周切线方向的合力F t 产生了沿_________方向的加速度，称为切向加速度，切向加速度是与_________方向共线的，其作用效果是改变了物体速度的_________。

沿半径方向(称为径向)的合力F n 产生了沿圆心方向的加速度，称为向心加速度，向心加速度是指向 的，它始终与_________垂直，其作用效果是改变了物体速度的_____________。

2、了解一般曲线运动的处理方法。

例4、如图所示，质量为m的滑块从半径为R的光滑固定的圆弧形轨道的a点滑到b点，下列说法中正确的是（）
A．它所受的合外力的大小是恒定的
B．向心力大小逐渐增大
C．向心力逐渐减小
D．向心加速度逐渐增大
【当堂检测】
1、一辆汽车在水平路面上转弯，沿曲线由M向N行驶，速度逐渐减小。

如图甲、乙、丙、丁所示，分别画出了汽车转弯时所受合外力F的四种方向，你认为正确的是哪个( )
2、一个做匀速圆周运动的物体，若半径保持不变，它的转数变为原来的4倍时，其线速度将变为原来的_______倍，所受的向心力将变为原来的________倍。

若线速度保持不变，当角速度变为原来的4倍时，它的轨道半径将变为原来的________倍，它所受的向心力将变为原来的_________倍。

3、在光滑的水平面上，用长为L的细线栓一质量为m的小球，以角速度ω作匀速圆周运动，下列说法中正确的是( )
A L、ω不变，m越大线越易被拉断
B m、ω不变，L越小线越易被拉断
C m、L不变，ω越大线越易被拉断
D m不变，L减半且角速度加倍时，线的拉力不变
【课后限时训练】
A组
1、下列说法中正确的是（）
A．匀速圆周运动是一种匀速运动
B．匀速圆周运动是一种匀变速运动
C．匀速圆周运动是一种变加速运动
D．物体做圆周运动时，其向心力垂直于速度方向，不改变线速度大小
2、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动.若圆筒和物体以更大的
角速度做匀速转动，下列说法正确的是（）
A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大
B．物体所受弹力增大，摩擦力减小
C．物体所受弹力减小，摩擦力减小
D．物体所受弹力增大，摩擦力不变
3、一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s。

盘面上距圆盘中心0.1m的位置有一个质量为
0.10kg的小物体能够随盘一起运动，如图所示。

（1）物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小是____________N。

（2）关于物体的向心力，甲、乙两人有不同的意见：甲认为该向心力等于圆
盘对物体的静摩擦力，指向圆心；乙认为物体有向前运动的趋势，静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此向心力不可能是静摩擦力。

你的意见是什么？说明理由。

B组
4、一个内壁光滑的圆锥形筒固定在水平面上，如图所示。

有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，A球运动的半径大于B球运动的半径，则（）
A. A球的角速度必小于B球的角速度
B. A球的线速度必小于B球的线速度
C. A球运动的周期必大于B球的运动的周期
D. A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力
A
B a
5、如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子A，小球从一定高度摆下。

经验告诉我们，当绳子与钉子相碰时，如果钉子的位置越靠近小球，绳子就越容易断。

请你对这一经验进行论证。

6、半径为r的洗衣机圆筒，绕竖直中心轴AB转动，小橡皮块a靠在圆筒内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为μ，现要使a不落下，则圆筒转动的角速度ω至少为多少？(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。