第六章 圆周运动 2 第2课时　向心力的分析和向心力公式的应用 学案（学生版+教师版）—2024年春高中物理人教版必修二

第2课时　向心力的分析和向心力公式的应用 [学习目标]　 1.会分析向心力的来源，掌握向心力的表达式，并能进行计算(重难点)。 2.知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点(重点)。 一、向心力的来源分析和计算 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上有一个相对圆盘静止的物体。 (1)物体需要的向心力由什么力提供？物体所受摩擦力沿什么方向？ (2)当转动的角速度变大后，物体仍与转盘保持相对静止，物体受到的摩擦力大小怎样变化？ _____ _____ 1．向心力的大小：Fn＝mω2r＝m＝m2r。 2．向心力的来源分析 在匀速圆周运动中，由_____提供向心力。在非匀速圆周运动中，物体合力不是始终指向圆心，合力指向_____的分力提供向心力。 3．几种常见的圆周运动向心力的来源 实例分析 图例 向心力来源 用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动 (俯视图) _____提供向心力 物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转盘静止 _____提供向心力 在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动且未发生滑动 _____提供向心力 用细绳拴住小球在竖直平面内做圆周运动，当小球经过最低点时 _____的合力提供向心力 飞机水平转弯做匀速圆周运动 _____的合力提供向心力 例1　(2023·盐城市高一校考期末)如图所示，用长为L的细线拴住一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向的夹角为θ，重力加速度为g，关于小球的受力情况，下列说法正确的是(　　) A．小球受到重力、细线的拉力和向心力三个力 B．向心力由细线对小球的拉力提供 C．向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力 D．向心力的大小等于 例2　如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动，当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是(　　) A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大了 B．物体所受弹力和摩擦力都减小了 C．物体所受弹力不变，摩擦力也不变 D．物体所受弹力增大，摩擦力不变 例3　一个质量为0.1 kg的小球，用一长0.45 m的细绳拴着，绳的另一端系在O点，让小球从如图所示位置从静止开始释放，运动到最低点时小球的速度为3 m/s。(小球视为质点，绳不可伸长，不计空气阻力，取g＝10 m/s2) (1)分析小球运动到最低点时向心力的来源，画出小球受力示意图； (2)小球到达最低点时绳对小球的拉力的大小。 _____ _____ _____ _____ 二、变速圆周运动和一般的曲线运动 荡秋千是小朋友很喜欢的游戏，当秋千由上向下荡时： (1)小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动？ (2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗？运动过程中，公式Fn＝m＝mω2r还适用吗？ _____ _____ 1．变速圆周运动 (1)受力特点：变速圆周运动中合力_____圆心，合力F产生改变线速度大小和方向两个作用效果。 (2)某一点的向心力仍可用向心力公式：Fn＝＝mω2r求解。 2．一般曲线运动的处理方法 (1)一般的曲线运动：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。 (2)处理方法：可以把曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作_____的一部分，这样，在分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用_____的分析方法来处理。 ①合力方向与速度方向夹角为锐角时，力为_____力，速率越来越_____。 ②合力方向与速度方向夹角为钝角时，力为_____力，速率越来越_____。 例4　如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直。当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是(　　) A．当转盘匀速转动时，P所受摩擦力方向为c B．当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力 C．当转盘加速转动时，P所受摩擦力方向可能为a D．当转盘减速转动时，P所受摩擦力方向可能为b 例5　(2022·南通市高一期末)如图所示，质量为m的小明坐在秋千上摆动 ... ...