2012春期高一物理导学案 5.6向心力。
高一物理备课组：王高俊2012-2-3
课前预习。一、预习目标。
1．理解向心力的概念及其表达式的确切含义．
2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算．
3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度．
二、预习内容
1．用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式．
2、说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的．
1）、绳的一端拴一小球，手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动．
2）、火星绕太阳运转的向心力是什么力提供的？
3）、在圆盘上放一个小物块，使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动，分析小物块受几个力，向心力由谁提供．
课内**。一、学习过程
**一实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式。
1．实验器材有哪些？
2．简述实验原理(怎样达到验证的目的)．
3．实验过程中要注意什么？如何保证小球在水平面内做稳定的圆周运动，测量哪些物理量(记录哪些数据)?
4．实验过程中产生误差的原因主要有哪些？
**二： 变速圆周运动和一般曲线运动。
怎么分析研究一般的曲线运动？
1、做变速圆周运动的物体所受的力：
ft ：切向分力，它产生加速度，改变速度的 .
fn： 向心分力，它产生加速度，改变速度的 .
2、处理一般曲线运动的方法：
二、反思总结向心力：
1．大小。1)fn＝mω2r＝m＝mωv，这三个公式适用于所有圆周运动，但在变速圆周运动中，ω、v是变化的，所以求某一点的向心力时，v、ω都是那一点的瞬时值．
2)因为ω＝＝2πf＝2πn(其中各物理量都采用国际单位)，所以fn＝m()2r＝m(2πf)2r＝m(2πn)2r.
2．方向。总是指向圆心，故方向时刻在变化，所以向心力是变力．
3．作用效果。
向心力总是指向圆心，而线速度是沿圆周的切线方向，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速度的方向，而不改变速度的大小．
4．向心力的**。
向心力是做圆周运动的物体受到的沿着半径指向圆心的力，它可以由某一个力单独承担，也可以是几个力的合力，还可以是物体受到的合外力在沿半径指向圆心方向上的分量。
总之，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力．它是根据力的作用效果来命名的．
三、【典型例题】
例题1．如图所示，一圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一木块，当圆盘匀速转动时，木块随圆盘一起运动，那么…(
a.木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心。
b.木块受到圆盘对它的摩擦力．方向指向圆盘中心。
c.因为木块与圆盘一起做匀速转动，所以它们之间没有摩擦力。
d.因为摩擦力总是阻碍物体运动的，所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块运动方向相反。
例题2．一根长为l=1.0m的细绳系一质量为m=0.5kg的小球，在光滑水平面上匀速圆周运动，如图所示，小球转动的角速度为ω＝2πrad/s，试求。
（1）小球的向心加速度。
（2）绳中的拉力。
四、检测与练习。
1. 下面说法正确的是( )
a.因为物体做圆周运动，所以才产生向心力。
b.因物体有向心力存在，所以才迫使物体不断改变运动的方向而做圆周运动。
c.因为向心力的方向与线速度的方向垂直，所以向心力对做圆周运动的物体不做功。
d.向心力是圆周运动物体所受的合力。
2.. 关于向心力，以下说法中不正确的是( )
a.是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力。
b.向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合外力。
c.向心力是线速度变化的原因 d.只要物体受到向心力的作用，物体就做匀速圆周运动。
3.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。
4.关于向心力的说法正确的是。
a.物体受到向心力的作用才可能做圆周运动。
b.向心力是指向圆心方向的合力，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，也可是其中某一种力或某几种力的合力。
d.向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢。
5..飞机在空中做匀速圆周运动表演时，下列说法正确( )
a.飞机必须受到恒力的作用 b.飞机所受合力必须等于零。
c.飞机所受合力的大小可能变化 d.飞机所受合力的大小不变，方向时刻改变。
6、重2 t的飞机以100 m/s的速度沿水平圆周盘旋，如图4—14所示，若飞机旋转一周用20π s，则飞机机翼倾角飞机所受升力为___n. （g取10 m/s2）
7.下列说法中正确的是( )
a.物体在恒力作用下，一定做直线运动。
b.物体在始终与速度垂直且大小不变的力的作用下，一定做匀速圆周运动。
c.物体在变力作用下有可能做匀速圆周运动。
d.物体在恒力作用下，不可能做圆周运动。
8、如图所示，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，运动中小球所需的向心力是( )
a．绳的拉力b．重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力。
c．重力和绳拉力的合力 d．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力。
9.细绳一端系一小球，另一端固定于悬点，让小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，细线的运动轨迹是圆锥面，所以这个运动装置叫做圆锥摆．关于摆球a受力情况，下列说法中正确的是( )
a.摆球a受重力、拉力和向心力作用 b.摆球a受拉力和向心力作用。
c.摆球a受拉力和重力作用d.摆球a受重力和向心力的作用。
10.如右图所示的圆锥摆，摆线与竖线的夹角为θ，则小球的的向心加速度为 ；若摆球的质量为m，则向心力的大小等于绳子的受到的拉力为。
11.一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，它随圆盘一起做加速圆周运动(如图所示)，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，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，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，摩擦力的径向分力提供向心力。
12.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动，物体所受的向心力是a.重力 b.弹力 c.静摩擦 d.滑动摩擦力。
13.如图所示，质量为m的木块沿半球形曲面的边缘滑到最低点的过程中，如果木块的速率不变，则( )
a.因为速率不变，所以木块的加速度为零。
b.木块下滑过程中所受合外力越来越大。
c.木块在下滑的过程中的摩擦力大小不变。
d.木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心。
14、如图所示，汽车以速度v通过一半圆形拱桥的顶点时，关于汽车受力的说法正确的是（ ）
a. 汽车受重力、支持力、向心力。
b. 汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力。
c. 汽车的向心力是重力 d. 汽车的重力和支持力的合力提供向心力。
15.如图所示，质量为0.5kg的杯子里盛有1kg的水，用绳子系住水杯在竖直面内做“水流星”表演，转动半径为1m，水杯通过最高点的速度为4m/s，则此时绳子的拉力为 n，水对杯底的压力为 n。
(g=10m/s2)
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