1、高明实验中学2016-2017学年第二学期高一物理学案 第二章圆周运动第二 节向心力(B层)一、学习目标1、理解向心力的概念，知道向心力是效果力，会写向心力的表达式2、理解向心加速度的概念二、学习重点难点如何确定向心力：三、课前预习（自主探究）1向心力：（1）做匀速圆周运动的物体，会受到指向 的合外力作用 ，这个合力叫做向心力。（2）向心力总是指向 ，始终与线速度垂直，只改变速度的方向而不改变 。（3）向心力是根据力的 命名，可以是各种性质的力，也可以是它们的 ，还可以是某个力的分力。 （4）如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的 ；如果物体做非匀速圆周运动（线速度大小时刻改变），向心力
2、并非是物体受到的合外力。（5）向心力的公式 或 。2向心加速度：（1）定义: 做匀速圆周运动的物体,在向心力作用下必然产生一个 ,这个加速度的方向与向心力的方向相同,我们称之为向心加速度。（2）向心加速度的大小：a = 或= 。（3）方向：指向 ，匀速圆周运动是向心加速方向不断改变的 。3（单选）关于向心力的说法中正确的是（ ）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到的合外力一定是向心力4（单选）关于向心加速度的意义，下列说法正确的是( ) A它描述的是线速度大小变化的快慢 B它描述的是线速度方向变化
3、的快慢C它描述的是向心力变化的快慢 D它描述的是角速度变化的快慢课前自主预习答案：1.（1）圆心.（2）圆心，大小.（3）效果，合力.（4）合外力.（5），.图2212.（1）加速度.（2），.（3）圆心，变加速曲线运动.3B 4B四、课堂活动（1）小组合作交流知识点1：对向心力的理解在图221的圆周运动中，感受(1)小球做圆周运动时，你牵绳的手感觉到 。(2)如果突然松手，将会发生的现象是 。(3)在小球质量m和旋转半径r不变的条件下，角速度越大，手的拉力 ； (4在小球质量m和角速度不变的条件下，旋转半径r越大，手的拉力 ； (5)在旋转半径r和角速度不变的条件下，小球质量m越大，手的拉力
4、 ； 答案：(1)受到绳的拉力；(2)球沿切线飞出去；(3)越大；(4)越大；(5)越大。重点归纳1. 向心力公式：Fmamm2rmr2向心力的性质(1)向心力是效果力 向心力因其方向时刻指向圆心而得名，故它为效果力向心力的作用效果是只改变速度的方向而不改变速度的大小它不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力，受力分析时不分析向心力(2)向心力是变力 向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力是变力3. 向心力的来源 (1)在匀速圆周运动中，合外力一定是向心力；非匀速圆周运动中，合外力沿半径方向的分力提供向心力(2)向心力是按力的作用效果来命名的，充当向心力
5、的力可以是重力、弹力和摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力4向心力与质量、角速度、线速度和半径的关系(1)当质量和角速度一定时，向心力与半径成正比(2)当质量和线速度一定时，向心力与半径成反比(3)当质量和半径一定时，向心力与角速度(或线速度)的二次方成正比(4)当角速度(或线速度)和半径一定时，向心力与质量成正比知识点2： 向心加速度的理解问题1：什么是匀速圆周运动?“匀速”的含义是什么？问题2：物体所受的外力有何特点？加速度又怎样呢？探究1：变速曲线运动 运动状态改变 一定受到外力 一定存在加速度探究2：由牛顿第二定律知F=ma，a与F方向一致，物体做匀速圆周运动时，有指向圆心的
6、向心力，所以匀速圆周运动物体的加速度方向指向 ；又由Fmam2r这个加速度的大小是 答案：圆心、2r重点归纳1向心加速度的定义：做匀速圆周运动的物体具有沿半径指向圆心的加速度，叫做向心加速度2向心加速度的方向：时刻与物体的速度方向垂直且指向圆心3向心加速度的大小：a2rr42f2rv.4向心加速度与角速度、线速度和半径的关系(1)当线速度大小一定时，向心加速度与轨道半径成反比(2)当角速度一定时，向心加速度与轨道半径成正比(3)当半径一定时，向心加速度与角速度的平方成正比，也与线速度的平方成正比知识点3：生活中的向心力探究1：汽车转弯 图225(1)汽车在水平路面上转弯:向心力的来源是 (2)
7、汽车在倾斜路面上转弯:向心力的来源是 探究2：火车转弯(1) 火车在水平轨道上转弯：向心力的来源是 (2)火车在倾斜轨道上转弯：向心力的来源是 探究3：汽车过弧形桥汽车通过桥的最高点时，向心力的来源是 。答案：1.(1)地面对车产生指向内侧的静摩擦力；(2)重力与支持力的合力。2.(1)外轨作用在火车轮缘上的力F；(2)重力与支持力的合力。3.重力与支持力的合力。重点归纳向心力的来源：向心力可以是某一个力（重力、弹力、摩擦力）或几个力的合力，也可以是某个力的分力。向心力是按力的作用效果来命名的，受力分析时,不能多出一个向心力。方法技巧解决圆周运动问题的主要步骤：1、审清题意，确定研究对象；2、
8、分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等3、分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源；4、据牛顿运动定律及向心力公式列方程；5、求解、讨论（2）课堂小测m图2-2-10单项选择题1如图2-2-10所示，小物体m与圆盘保持相对静止，随盘一起做匀速圆周运动，则物体的受力情况是（ ） A受重力、支持力B受重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用OC受重力、支持力、指向圆心的摩擦力 D以上均不正确2关于向心加速度的物理意义，下列说法正确的是( )A它描述线速度大小变化的快慢 B它描述线速度方向变化的快慢C它描述角速度变化的快慢 D它描述物体受力变化的快慢3由于地
9、球的自转，地球上的物体都有向心加速度，关于地球表面上各处向心加速度的说法中，正确的是( )A都指向地心 B都指向南极 C都指向北极 D都垂直指向地轴4如下图所示，两轮用皮带传动，没有打滑，A、B、C三点位置如图，若r1r2，O1Cr2，则这三点的向心加速度的关系是( )AaCaAaAaB CaAaBaC DaBaCaA5一圆筒绕其中心轴OO1匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动，相对筒无滑动，如右图所示，物体所受的向心力是( )A物体的重力 B筒壁对物体的静摩擦力C筒壁对物体的弹力 D物体所受重力与弹力的合力6一辆卡车在丘陵地区匀速行驶，地形如右图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能
10、性最大的地段应是( )Aa处 Bb处 Cc处 Dd处二、计算题：有一辆质量为1.2t的小汽车驶上半径为50m的圆弧形拱桥，如图所示求：(1)汽车到达桥顶的速度为10 m/s时对桥的压力有多大？(2)汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空？(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样，那么汽车要在这样的桥面上腾空，速度要多大？(重力加速度g取10 m/s2，地球半径R取6.4106 m)五、课外作业课本P37 1-5六、课后反思解：(1)设汽车受到的支持力为FN，根据牛顿第二定律有mgFNm代入数据解得FNmgm9.6103 N根据牛顿第三定律，可得汽车对桥的压力FNFN9.6103 N.(2)对桥没有压力，即FNFN0时，根据牛顿第二定律有mgm代入数据解得v210 m/s(或22.4 m/s)(3)当rR时，根据牛顿第二定律有mgm代入数据解得v38103 m/s.
