高中物理教学案——向心力向心加速度(习题课)

5.5向心力向心加速度（习题课）
一、教学目标
1．进一步掌握向心力、向心加速度的有关知识，理解向心力、向心加速度的概念。

2．熟练应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题
二、重点难点
1．重点：理解向心力、向心加速度的概念并会运用它们解决实际问题。

2．难点：应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题。

三、教学方法
讲练结合
四、教具
投影仪、投影片、多媒体
五、教学过程
（一）引入
上节课我们学习了向心力、向心加速度的知识，要掌握它们的含义及求解公式，弄清它们间的联系，为后面的学习做好准备。

下面我们通过习题课加深对上节课知识的理解和应用。

（二）复习提问
1．什么是向心力、向心加速度？
答：（1）做匀速圆周运动的物体受到的始终指向圆心的合力，叫做向心力。

向心力是根据力的作用效果命名的，不是一种新的性质的力。

向心力的作用效果：只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。

（2）做匀速圆周运动物体的沿半径指向圆心的加速度，叫做向心加速度。

2．向心力和向心加速度的大小怎样计算？
（1）向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系。

2
ω
mr
F=
根据线速度和角速度的关系v＝rω可得，向心力大小跟线速度的关系为
r
v m F 2
=
（2）根据向心力公式，结合牛顿运动定律F ＝ma ，推导得到 2
ωr a =
或 22
24T
r r v a π== 3．填写下列提纲：
（1）向心力
①做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向 ，所以叫 ．
②向心力公式:222
)2(T
mr r v m mr F π
ω=== ③向心力总是指向圆心，而线速度沿圆周的切线方向，故向心力始终与线速度垂直，所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的 而不改变线速度的 ．
（2）向心加速度
①向心力产生的加速度也总是指向 ，叫 ． ②公式:ａ＝ｒω2＝ ＝2
)2(T
r π （三）例题精讲
【例题1】A 、B 两质点均做匀速圆周运动，m A ∶m B =R A ∶R B =1∶2，当A 转60转时，B 正好转45转，则两质点所受向心力之比为多少？
（学生解答本题，教师巡回指导） 师生共同分析：
解：设在时间t 内，n A =60转，n B =45转质点所受的向心力F =m ω2R =m (t
n π2)2
·R t 相同，F ∝mn 2R
∴9
421456021222
2
=⨯⨯==B B B A A A B A R n m R n m F F 。

题后总结：解这类题时，关键在于熟练掌握向心力和向心加速度的表达式并能灵活应用。

图 1
图 2
【例题2】如图1，A 、B 、C 三个物体放在水平旋转的圆盘上，三物与转盘的最大静摩擦因数均为μ，A 的质量是2m ，B 和C 的质量均为m ，A 、B 离轴距离为R ，C 离轴2R ，若三物相对盘静止，则 ． A ．每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用 B ．C 的向心加速度最大 C ．B 的摩擦力最小
D ．当圆台转速增大时，C 比B 先滑动，A 和B 同时滑动 答案：BCD
【例题3】如图２，线段OA =2AB ，AB 两球质量相等，当它们绕O 点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时，两线段拉力之比T BA ：T OB 为
A ．2∶3
B ．3∶2
C ．5∶3
D ．2∶1
答案：A （四）课堂练习
1．关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是
A ．由a =
r
v
2
可知，a 与r 成反比 B ．由a =ω2r 可知，a 与r 成正比 C ．由v =ωr 可知，ω与r 成反比
D ．由ω=2πn 可知，ω与n 成反比
2．如图３所示的两轮以皮带传动，没有打滑，A 、B 、C 三点的位置关系如图，若r 1>r 2，O 1C =r 2， 则三点的向心加速度的关系为
图 ３
A ．a A =a
B =a
C B ．a C >a A >a B C ．a C <a A <a B
D ．a C =a B >a A
3．下列关于向心力的说法中，正确的是
A ．物体由于做圆周运动产生了一个向心力
图4
B ．做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合外力
C ．做匀速圆周运动的物体，其向心力不变
D ．向心加速度决定向心力的大小
4．有长短不同，材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上 做匀速圆周运动，那么
（ ）
A ．两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断
B ．两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断
C ．两个球以相同的周期运动时，短绳易断
D ．不论如何，短绳易断
5．一质量为m 的木块，由碗边滑向碗底，碗内表面是半径为r 的球面，由于摩擦力的作用， 木块运动的速率不变，则
（ ）
A ．木块的加速度为零
B ．木块所受合外力为零
C ．木块所受合外力的大小一定，方向改变
D ．木块的加速度大小不变
6．关于向心加速度，下列说法正确的是
（ ）
A ．它描述的是线速度方向变化的快慢
B ．它描述的是线速度大小变化的快慢
C ．它描述的是向心力变化的快慢
D ．它描述的是转速的快慢
7．如图４所示，原长为L 的轻质弹簧，劲度系数为k ， 一端系在圆盘的中心O ，另一端系一质量为m 的金属 球，不计摩擦，当盘和球一起旋转时弹簧伸长量为ΔL ， 则盘旋转的向心加速度为_____，角速度为_____。

8．小球做匀速圆周运动，半径为R ，向心加速率为a ，则
A ．小球受到的合力是一个恒力
B ．小球运动的角速度为
R
a
图５
C ．小球在时间t 内通过的位移为r aR ⋅
D ．小球的运动周期为2π
a
R 9．汽车在半径为R 的水平弯道上转弯，车轮与地面的摩擦系数为μ，那么汽车行驶的最大 速率为_____。

参考答案：
1．ABCD 2．C 3．B 4．B 5．CD 6．A 7．
)
(
L L m L
k m L k ∆+∆∆ 8．BD 9．gR μ （五）布置作业
课后完成下列题目 1．下列说法正确的是
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，不改变线速度的大小
2．如图５所示为质点P 、Q 做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图线．表示质点P 的图线是双曲线，表示质点Q 的图线是过原点的一条直线．由图线可知
A ．质点P 的线速度大小不变
B ．质点P 的角速度大小不变
C ．质点Q 的角速度随半径变化
D ．质点Q 的线速度大小不变
3．如图６所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，物体所 受向心力是
A ．重力
B ．弹力
C．静摩擦力D．滑动摩擦力
4．一个做匀速圆周运动的物体若其半径不变，
角速度增加为原来的2倍时，所需的向心力
比原来增加了60 N，物体原来所需的向心力是N．
5．甲乙两质点绕同一圆心做匀速圆周运动，甲的转动半径是乙的3／4，当甲转60周时，乙转45周，甲乙两质点的向心加速度之比．
6．水平转盘上放一小木块，当转速为60r/min时，木块离轴8 cm，并恰好与转盘间无相对滑动；当转速增加到120 r/min时，木块应放在离轴cm处才能刚好与转盘保持相对静止．
7．图７是用以说明向心力和质量、半径之间关系的仪器，球P和Q可以在光滑杆上无摩擦地滑动，两球之间用一条轻绳连接，ｍｐ＝2ｍＱ，当整个装置以ω匀速旋转时，两球离转轴的距离保持不变，则此时
A．两球受到的向心力大小相等
B．P球受到的向心力大于Q球受到的向心力
C．ｒＰ一定等于ｒＱ／2
D．当ω增大时，P球将向外运动
图７图８
8．质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点，当杆在光滑水平面上绕O点匀速转动时，如图８所示，求杆的OA段及AB段对球的拉力之比．
参考答案：
1．CD 2．A 3．B 4．20 5．4∶3 6．27．AC 8．3∶2。