第二章　2　匀速圆周运动的向心力和向心加速度(一)（课件 学案 练习，3份打包） 教科版（2019）必修 第二册

2　匀速圆周运动的向心力和向心加速度(一) ［学习目标］　1.知道什么是向心力，知道向心力的作用，知道向心力是根据力的作用效果命名的。2.能通过控制变量法探究向心力大小与质量、角速度和半径的关系(重难点)。 一、向心力 一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。 (1)小球受哪几个力的作用？ (2)这些力的合力如何？合力的方向有何特点？ _____ 1.向心力的定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力方向始终　　　　　　，这个指向圆心的　　　　　叫作向心力。 2.向心力是根据力的　　　　　　　命名的，它可以由一个力提供，也可以由几个力的　　　　　提供。 3.向心力是矢量，方向始终指向　　　　　，与线速度方向　　　　　，方向时刻在改变，故向心力是变力。 (1)物体由于做圆周运动而产生了向心力。 (　　) (2)对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力。 (　　) (3)当物体受到的合力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心时，物体做匀速圆周运动。 (　　) (4)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。 (　　) (5)圆周运动中，合力等于向心力。 (　　) 例1　如图所示，一只老鹰在水平面内做匀速圆周运动，则关于老鹰受力的说法正确的是 (　　) A.老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用 B.老鹰受重力和空气对它的作用力 C.老鹰受重力和向心力的作用 D.老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用 二、实验：探究向心力F 探究方案一　感受向心力 1.实验原理 如图，用一根结实的细绳，一端拴一个小物体，在光滑桌面上抡动细绳，使物体做圆周运动，此时可近似认为物体做圆周运动的向心力等于　　　　　。 2.实验步骤 (1)在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验，感受向心力与　　　　　的关系。 (2)在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变小物体的角速度进行实验，感受向心力与　　　　　的关系。 (3)换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作，感受向心力与　　　　　的关系。 3.实验结论：半径越　　　，角速度越　　　，质量越　　　，向心力越大。 探究方案二　用向心力演示器定量探究 1.实验原理 向心力演示器如图所示，匀速转动手柄1，可以使变速轮塔2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以几种不同的角速度做匀速圆周运动。小球做匀速圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒9下降，从而露出标尺10，根据标尺10上露出的红白相间的等分格，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 2.实验步骤 (1)皮带套在轮塔2、3半径相同的圆盘上，小球转动半径和转动角速度相同时，探究向心力与小球质量的关系。 (2)皮带套在轮塔2、3半径相同的圆盘上，小球转动角速度和质量相同时，探究向心力与转动半径的关系。 (3)皮带套在轮塔2、3半径不同的圆盘上，小球质量和转动半径相同时，探究向心力与角速度的关系。 3.实验结论：在半径和角速度一定的情况下，向心力大小与质量m成　　　　　。 在质量和角速度一定的情况下，向心力大小与半径r成　　　　　。 在质量和半径一定的情况下，向心力大小与　　　　　　　　成正比。 用公式表示为F=　　　　　，由于v=rω，可得F=　　　　　。 例2　(2023·成都市高一期中)为了探究物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关，某同学进行了如下实验： 如图甲所示，绳子的一端拴一个沙袋，绳上离沙袋L处打一个绳结A，2L处打另一个绳结B。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示，做了四次体验性操作。 操作1：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运 ... ...