20xx粵教版高中物理必修2第二章第二節(jié)向心力(已修改)
2024-12-25 13:31 本頁(yè)面
【正文】 第二節(jié) 向心力 課前自主預(yù)習(xí) 1．向心力： （ 1）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，會(huì)受到指向 的合外力作用 ，這個(gè)合力叫做向心力。 （ 2）向心力總是指向 ，始終與線(xiàn)速度垂直，只改變速度的方向而不改變 。 （ 3）向心力是根據(jù)力的 命名，可以是各種性質(zhì)的力，也可以是它們的 ，還可以是某個(gè)力的分力。 （ 4）如果物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力就是物體受到的 ；如果物體做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)（線(xiàn)速度大小時(shí)刻改變），向心力并非是物體受到的合外力。 （ 5）向心力的公式 或 。 2．向心加速度： （ 1）定義 : 做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)的物體 ,在向心力作用下必然產(chǎn)生一個(gè) ,這個(gè)加速度的方向與向心力的方向相同 ,我們稱(chēng)之為向心加速度。 （ 2）向心加速度的大小： a = 或 = 。 （ 3）方向：指向 ，勻速圓周運(yùn)動(dòng)是向心加速方向不斷改變的 。 3．（單選）關(guān)于向心力的說(shuō)法中正確的是（ ） A．物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生向心力 B．向心力不改變圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度的大小 C．做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的 D．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的合外力一定是向心力 4． （單選） 關(guān)于向心加速度的意義，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．它描述的是線(xiàn)速度大小變化的快慢 B．它描述的是線(xiàn)速度方向變化的快慢 C．它描述的是向心力變化的快慢 D．它 描述的是角速度變化的快慢 課前自主預(yù)習(xí)答案： 1.（ 1）圓心 .（ 2）圓心，大小 .（ 3）效果，合力 .（ 4）合外力 .（ 5） rvmF 2? ， rmF 2?? . 2.（ 1） 加速度 .（ 2） rv2 ， r2? .（ 3）圓心，變加速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) . 3． B． 4． B 課堂互動(dòng)探究 知識(shí)點(diǎn) 1：向心力的理解 新知探究 在圖 2－ 2－ 1的圓周運(yùn)動(dòng)中，感受?? (1)小球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，你牽繩的手感覺(jué)到 。 (2)如果突然松手，將會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象 是 。 (3)在小球質(zhì)量 m和旋轉(zhuǎn)半徑 r不變的條件下，角速度ω越大，手的拉力 ； (4在小球質(zhì)量 m和角速度ω不變的條件下，旋轉(zhuǎn) 半徑 r越大，手的拉力 ； (5)在旋轉(zhuǎn)半徑 r和角速度ω不變的條件下，小球質(zhì)量 m越大，手的拉力 ； 圖 2－ 2－ 1 答案： (1)受到繩的拉力； (2)球沿切線(xiàn)飛出去； (3)越大； (4)越大； (5)越大。 重點(diǎn)歸納 1. 向心力公式： F＝ ma＝ mv2r＝ mω2r＝ m4π2T2 r 2．向心力的性質(zhì) (1)向心力是效果力． 向心力因其方向時(shí)刻指向圓心而得名，故它為效果力．向心力的作用效果是只改變速度的方向而不改變速度的大?。皇蔷哂刑囟ㄐ再|(zhì)的某 種力，任何性質(zhì)的力都可以作為向心力，受力分析時(shí)不分析向心力． (2)向心力是變力． 向心力的方向指向圓心，與線(xiàn)速度方向垂直，方向時(shí)刻在改變，故向心力是變力． 3. 向心力的來(lái)源 (1)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力一定是向心力；非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力沿半徑方向的分力提供向心力． (2)向心力是按力的作用效果來(lái)命名的，充當(dāng)向心力的力可以是重力、彈力和摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力． 4．向心力與質(zhì)量、角速度、線(xiàn)速度和半徑的關(guān)系 (1)當(dāng)質(zhì)量和角速度一定時(shí)，向心力與半徑成正比． (2)當(dāng)質(zhì)量和線(xiàn)速度 一定時(shí)，向心力與半徑成反比． (3)當(dāng)質(zhì)量和半徑一定時(shí)，向心力與角速度 (或線(xiàn)速度 )的二次方成正比． (4)當(dāng)角速度 (或線(xiàn)速度 )和半徑一定時(shí)，向心力與質(zhì)量成正比． 【例 1】 兩個(gè)質(zhì)量分別是 m1和 m2的光滑小球套在光滑水平桿上，用長(zhǎng)為 L的細(xì)線(xiàn)連接，水平桿隨框架以角速度 ω 做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩球在桿上相對(duì)靜止，如圖 2－ 2－ 2所示．求兩球離轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離 R1和 R2及細(xì)線(xiàn)的拉力． 圖 2－ 2－ 2 解： 繩對(duì) m1和 m2的拉力是它們做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)題意得 R1＋ R2＝ L， R2＝ L－ R1 對(duì) m1有 F＝ m1ω 2R1 對(duì) m2有 F＝ m2ω 2R2＝ m2ω 2(L－ R1) 所以 m1ω 2R1＝ m2ω 2(L－ R1) 解得 R1＝ m2Lm1＋ m2， R2＝ m1Lm1＋ m2 F＝ m1m2ω2Lm1＋ m2 . 觸類(lèi)旁通 1． 圖 2－ 2－ 3甲為游樂(lè)場(chǎng)的懸空旋轉(zhuǎn)椅，我們把這種情況抽象為圖 2－ 2－ 4乙的模型：一質(zhì)量 m＝ 40 kg 的球通過(guò)長(zhǎng) L＝ m 的輕繩懸于豎直面內(nèi)的直角桿上，水平桿長(zhǎng) L′＝ m．整個(gè)裝置繞豎直桿轉(zhuǎn)動(dòng)，繩子與豎直方 向成 θ 角．當(dāng) θ ＝ 37176。時(shí)， (g＝ m/s2，sin 37176。＝ ， cos 37176。＝ )求： (1)繩子的拉力大??； (2)該裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度． 圖 2－ 2－ 3 解： (1)對(duì)球受力分析如答圖 2－ 2－ 1所示，則 答圖 2－ 2－ 1 F 拉 ＝ mgcos 37176。 代入數(shù)據(jù)得 F 拉 ＝ 490 N (2)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心 力由繩拉力和重力的合力提供，
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