【高中物理】高一物理新人教版必修二学案 5.6 向心力

5.6 向心力学案（人教版必修2）
1．做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，产生向心加速度的原因一定是物体受到了指向________的合力，这个合力叫做向心力．向心力产生向心加速度，不断改变物体的速度________，维持物体的圆周运动，因此向心力是一种________力，它可以是我们学过的某种性质力，也可以是几种性质力的________或某一性质力的________．
2．向心力大小的计算公式为：F n＝________＝________，其方向指向________．
3．若做圆周运动的物体所受的合外力不沿半径方向，可以根据F产生的的效果将其分
解为两个相互垂直的分力：跟圆周相切的____________和指向圆心方向的____________，F t产生________________________，改变物体速度的________；F n产生_____，改变物
体速度的________．仅有向心加速度的运动是________________，同时具有切向加速度和向心加速度的圆周运动就是________________．
4．一般曲线运动
运动轨迹既不是________也不是________的曲线运动，可称为一般曲线运动．曲线运动问题的处理方法：把曲线分割成许多极短的小段，每一段都可以看作一小段________，这些圆弧上具有不同的________，对每小段都可以采用____________的分析方法进行处理．
5．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恒力
D．做一般曲线运动的物体的合力即为向心力
6．如图1所示，
图1
用细绳拴一小球在光滑桌面上绕一铁钉(系一绳套)做匀速圆周运动，关于小球的受力，
下列说法正确的是()
A．重力、支持力
B．重力、支持力、绳子拉力
C．重力、支持力、绳子拉力和向心力
D．重力、支持力、向心力
7．甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同的时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的向心力之比为()
A．1∶4 B．2∶3 C．4∶9 D．9∶16
【概念规律练】
知识点一向心力的概念
1．下列关于向心力的说法中正确的是()
A．物体受到向心力的作用才能做圆周运动
B．向心力是指向弧形轨道圆心方向的力，是根据力的作用效果命名的
C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是某一种力或某一种力
的分力
D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢
2．关于向心力，下列说法正确的是()
A ．向心力是一种效果力
B ．向心力是一种具有某种性质的力
C ．向心力既可以改变线速度的方向，又可以改变线速度的大小
D ．向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小
知识点二 向心力的来源
3．如图2所示，
图2
一小球用细绳悬挂于O 点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O 点为圆心做 圆周运动，运动中小球所需向心力是( )
A ．绳的拉力
B ．重力和绳拉力的合力
C ．重力和绳拉力的合力沿绳的方向的分力
D ．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
4．如图3所示，
图3
有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r 处的P 点不动，关 于小强的受力，下列说法正确的是( )
A ．小强在P 点不动，因此不受摩擦力作用
B ．小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力
C ．小强随圆盘做匀速圆周运动，盘对他的摩擦力充当向心力
D ．若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P 点受到的摩擦力不变
知识点三 变速圆周运动
5．如图4所示，
图4
长为L 的悬线固定在O 点，在O 点正下方L 2
处有一钉子C ，把悬线另一端的小球m 拉到 跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的
( )
A ．线速度突然增大
B ．角速度突然增大
C ．向心加速度突然增大
D ．悬线的拉力突然增大
【方法技巧练】
一、向心力大小的计算方法
6．一只质量为m 的老鹰，以速率v 在水平面内做半径为R 的匀速圆周运动，则空气对 老鹰作用力的大小等于( )
A ．m g 2＋(v 2
R )2 B ．m (v 2
R
)－g 2 C ．m v 2
R
D ．mg 7．在双人花样滑冰运动中，有时会看到男运动员拉着女运动员离开冰面在空中做圆锥摆 运动的精彩的场面，目测体重为G 的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角为30°， 重力加速度为g ，估算该女运动员( )
A ．受到的拉力为3G
B ．受到的拉力为2G
C ．向心加速度为3g
D ．向心加速度为2g
二、匀速圆周运动问题的分析方法
8.
图5
长为L 的细线，拴一质量为m 的小球，一端固定于O 点．让其在水平面内做匀速圆周 运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图5所示．当摆线L 与竖直方向的夹角为α时， 求：
(1)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．
参考答案
课前预习练
1．圆心 方向 效果 合力 分力
2．m v 2
r
mω2r 圆心 3．分力F t 分力F n 沿圆周切线方向的加速度 大小 指向圆心的加速度 方向 匀速圆周运动 变速圆周运动
4．直线 圆周 圆弧 半径 圆周运动
5．B [由向心力的概念对各选项作出判断，注意一般曲线运动与匀速圆周运动的区别． 与速度方向垂直的力使物体运动方向发生改变，此力指向圆心命名为向心力，所以向心力不是物体做圆周运动而产生的．向心力与速度方向垂直，不改变速度的大小，只改变速度的方向．做匀速圆周运动的物体的向心力始终指向圆心，方向在不断变化，是个变力．做一般曲线运动的物体的合力通常可分解为切向分力和法向分力．切线方向的分力提供切向加速度，改变速度的大小；法线方向的分力提供向心加速度，改变速度的方向．正确选项为B.]
6．B [向心力是效果力，可以是一个力，也可以是一个力的分力或几个力的合力．]
7．C [由匀速圆周运动的向心力公式F n ＝mrω2＝mr (θt )2，可得F 甲F 乙＝m 甲r 甲(θ甲t )2m 乙r 乙(θ乙t
)2＝12×12×(60°45°)2＝49
.] 课堂探究练
1．ABCD [向心力是使物体做圆周运动的原因，它可由各种性质力的合力、某一个力或某一个力的分力提供，方向始终从做圆周运动的物体的所在位置指向圆心，是根据力的作用效果命名的，只改变线速度的方向，不改变线速度的大小．]
2．AD [向心力是按力的作用效果命名的，是一种效果力，所以A 选项正确，B 选项错误；由于向心力始终沿半径指向圆心，与速度的方向垂直，即向心力对做圆周运动的物体始终不做功，不改变线速度的大小，只改变线速度的方向，因此C 选项错误，D 选项正确．]
点评 由于向心力是一种效果力，所以在受力分析时不要加上向心力，它只能由其他性质的力提供．
3．CD [
如图所示，对小球进行受力分析，它受重力和绳的拉力，向心力由指向圆心O 方向的合
外力提供，因此，它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向分力的合力，故选C 、D.]
4．C [由于小强随圆盘一起做匀速圆周运动，一定需要向心力，该力一定指向圆心方向，而重力和支持力在竖直方向上，它们不能充当向心力，因此他会受到摩擦力作用，且充当向心力，A 、B 错误，C 正确；由于小强随圆盘转动的半径不变，当圆盘角速度变小时，由F n ＝mrω2可知，所需向心力变小，故D 错误．]
点评 对物体受力分析得到的指向圆心的力提供向心力．向心力可以是某个力、可以是某几个力的合力，也可以是某个力的分力．
在匀速圆周运动中，向心力就是物体所受的指向圆心方向的合外力．在变速圆周运动中，物体所受合外力一般不再指向圆心，可沿切线方向和法线方向分解，法线方向的分力就是向心力．
5．BCD [悬线与钉子碰撞前后瞬间，线的拉力始终与小球的运动方向垂直，不对小球做
功，故小球的线速度不变．当半径减小时，由ω＝v r 知ω变大，再由F 向＝m v 2
r
知向心加速度突然增大．而在最低点F 向＝F T －mg ，故悬线的拉力变大．由此可知B 、C 、D 选项正确．]
点评 作好受力分析，明确哪些力提供向心力，找准物体做圆周运动的径迹及位置是解题的关键．
6．A
7．B [
如图所示
F 1＝F cos 30°
F 2＝F sin 30°
F 2＝
G ，F 1＝ma
a ＝3g ，F ＝2G .]
方法总结 用向心力公式解题的思路与用牛顿第二定律解题的思路相似：
(1)明确研究对象，受力分析，画出受力示意图； (2)分析运动情况，确定运动的平面、圆心和半径，明确向心加速度的方向和大小；
(3)在向心加速度方向上，求出合力的表达式，根据向心力公式列方程求解．
8．(1)F ＝mg cos α
(2)v ＝gL tan αsin α (3)ω＝g L cos α T ＝2πL cos αg
解析 做匀速圆周运动的小球受力如图所示，小球受重力mg 和绳子的拉力F .
(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指向圆心O ′，且是水平方向．由平行四边形定则得小球受到的合力大小为mg tan α，线对小球的拉力大小为：F ＝mg cos α
. (2)由牛顿第二定律得：mg tan α＝m v 2
r
由几何关系得r ＝L sin α
所以，小球做匀速圆周运动线速度的大小为
v ＝gL tan αsin α
(3)小球运动的角速度
ω＝v r ＝gL tan αsin αL sin α＝g L cos α
小球运动的周期
T ＝2πω＝2πL cos αg
. 方法总结 匀速圆周运动问题的分析步骤：
(1)明确研究对象，对研究对象进行受力分析，画出受力示意图．
(2)将物体所受外力通过力的分解将其分解成为两部分，其中一部分分力沿半径方向．
(3)列方程：沿半径方向满足F 合1＝mrω2＝m v 2r ＝4π2mr T
2，另一方向F 合2＝0. (4)解方程，求出结果．
高中物理考试答题技巧及注意事项
在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！
高中物理考试答题技巧
选择题的答题技巧
解答选择题时，要注意以下几个问题：
（1）注意题干要求，让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。

（2）相信第一判断：只有当你发现第一次判断肯定错了，另一个百分之百是正确答案时，才能做出改动，而当你拿不定主意时千万不要改。

特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要。

切记：每年高考选择题错误率高的不是难题，而是开头三个简单题。

不要再最简单的地方，轻敌栽坑！
实验题的做题技巧
（1）实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。

填空题：数值、单位、方向或正负号都应填全面；
作图题：
①对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。

②对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全。

③对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位；实物连接图一定要先画出电路图（仪器位置要对应）；各种作图及连线要先用铅笔（有利于修改），最后用黑色签字笔涂黑。

切记：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点。

切记：选择题有8-10分是送你的，但你可能拿不到（单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等）。

（2）常规实验题：主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫。

（3）设计型实验重在考查实验的原理。

要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相关实验原理。

在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位，同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况。

计算题的答题技巧
（1）仔细审题，明确题意。

每一道计算题，首先要认真读题，弄清题意。

审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程。

在审题中，要特别重视题中的关
键词和数据，如静止、匀速、最大速度、一定、可能、刚好等。

一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段。

否则，一旦做题方向偏了，只能是白忙一场。

（2）敢于做题，贴近规律。

解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数，怎样建立方程呢？方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中，存在于状态或状态变化之中；隐藏在约束关系之中。

应由题目中的物理现象及过程所对应的或贴近的物理规律，建立主体关系式。

（3）敢于解题，深于研究。

遇到设问多、信息多、过程复杂的题目，在审题过程中，若明确了某一阶段的情景，并列出了方程。

要敢于先把结果解出来，这对完全理顺题意起着至关重要的作用。

很多情况下第二阶段的情景要由第一阶段的结果来判定，所以第一阶段的结果成为打通障碍的重要武器。

（4）答题要规范，得分有技巧
①简洁文字说明与方程式相结合
②尽量用常规方法，使用通用符号
③分步列式，不要用综合或连等式
④对复杂的数值计算题，最后结果要先解出符号表达，再代入数值进行计算。

高中物理考试注意事项
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1.计算大题绝对不能空着
即便你做不上来，也要写该部分对应课本中的基本物理公式。

需要注意的是，必须带入题中的符号。

比如说题目中电荷量是e，你在答题纸上写q往往就不会给分了。

阅卷中我们老师们都严格遵守采点给分原则，也就是说，你写对了几个物理公式（与答案一样），即便没有计算，我们也给对应的分值。

这是阅卷的规则，谁都不能改变。

2.重视画图
解题过程中要受力分析、研究运动轨迹的，一定要画图，养成画图的好习惯。

图像画出来虽然有时候是没分的，借助于图像来分析题意很方便。

另外，物理题的答案并不是标准的，有的时候你写的与答案不一样，老师们怎么理解呢？看图是一个捷径。

答题纸上的内容是给老师看的（是你和阅卷老师的对话），不要给老师们的阅卷制造困难，图一定要画。

见到很多学生不画图，也没有个依据，就直接来个物理公式。

我的第一感觉就是，莫非是抄别人的？相信判你卷子的老师也是一样的。

3.物理试卷中几乎没有多选题四个选项都是对的
物理多选题，基本上是不会有四个选项全对的，除非是非常老旧的题（90年代的高考题）。

如果你物理成绩很差，我建议你把多选题都当成单选来做，这样更有利于得分，特别是多选题的最后一道题。

4.不会的暂时跳过，合理分配考试时间
同学们在考场上要注意解题时间的分配，没有思路的题先跳过去。

建议多选题的最后一道先跳过，实验题的最后一个空，解答题的最后一问更是要留到最后再做。

原因不解释了，大家都知道，不过王尚老师想说的是，真正的在考场上认真去执行的同学还是少数。

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5.看不懂题意的，联系课本考点
物理题联系实际的很多，比如天体联系宇航的，磁场联系粒子加速度器的，等等。

这些应用问题很难理解，一个诀窍就是联系课本的考点。

高中物理wuli.in题万变不离其宗，考点还是源于课本。

在考场上监考的时候王尚老师就发现很多同学在那里天马行空般的思考，完全脱离了课本，这样怎么能做出来呢？
6.联系课堂上老师讲过的典型题
和上面的建议类似，遇到难题，无从下手，就回忆下课堂上老师讲过的一些典型题，总是有类似的地方的。

物理题本身就是有规律的，很多思考方法和切入点都是类似的。

另外，笔者提醒同学们可以到物理自诊断学习系统中去看我们总结的解题思路，帮助你梳理考点，搞明白定理定律、物理公式的使用。