第2课时 向心力的分析与计算 (赋能课精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。 学考层级 1.知道向心力的概念,知道向心力是根据力的作用效果命名的。 2.掌握向心力大小的表达式。 3.知道匀速圆周运动的向心力特点。 4.知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点。 选考层级 1.会分析向心力的来源。 2.能够计算简单情境中的向心力大小。 3.能够处理匀速圆周运动的动力学问题。 一、向心力 1.定义:做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向 ,这个指向 的力就叫作向心力。 2.方向:向心力总是沿半径指向 ,由于 时刻改变,所以向心力是变力。 3.作用效果:向心力只改变速度的 ,不改变速度的 。 4.来源:向心力是由 或者几个力的 提供的,是根据力的作用效果命名的。 5.大小表达式:Fn= 或Fn= 。 [微点拨] 向心力是效果力,分析物体受力时,切不可在性质力以外,再添一个“向心力”。 [情境思考] 如图所示,一个小球在细线的牵引下,绕光滑水平桌面上的图钉做匀速圆周运动。 (1)小球做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供 (2)用剪刀将细线剪断,小球将沿什么方向运动 二、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1.变速圆周运动的合力:变速圆周运动的合力产生两个方向的效果,如图所示。 (1)跟圆周相切的分力Ft:改变线速度的 。 (2)指向圆心的分力Fn:改变线速度的 。 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 也不是 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 运动的分析方法来处理了。 [质疑辨析] 判断下列说法是否正确。 (1)匀速圆周运动的向心力是恒力。 ( ) (2)变速圆周运动的向心力不指向圆心。 ( ) (3)一般曲线运动中弯曲程度不同的圆弧对应的圆弧半径也不同。 ( ) 强化点(一) 向心力的来源与分析 任务驱动 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,物体仍与圆盘保持相对静止,物体受的摩擦力大小怎样变化 [要点释解明] 1.对向心力的理解 (1)向心力的作用效果是改变速度方向,不改变速度大小。 (2)向心力不是作为具有某种性质的力来命名的,而是根据力的作用效果命名的,它可以由某个力或几个力的合力提供。 (3)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,故向心力为变力。 (4)当物体受到的合外力大小不变,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。 2.向心力的大小:Fn=mω2r=m=mr。 3.向心力的来源分析 在匀速圆周运动中,由某个力或几个力的合力提供向心力。 4.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 在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未发生滑动 弹力提供向心力 用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动 绳的拉力(弹力)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 静摩擦力提供向心力 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 绳的拉力和重力的合力提供向心力 小球在细绳作用下,在水平面内做匀速圆周运动时 绳的拉力的水平分力(或绳的拉力与重力的合力)提供向心力 [题点全练清] 1.下列关于向心力的说法中正确的是 ( ) A.做匀速圆周运动的物体除了受到重力、弹力等力外还受到向心力的作用 B.向心力和重力、弹力一样,是性质力 C.做匀速圆周运动的物体的向心力即为其所受的合外力 D.做圆周运动的物体所受各力的合力 ... ...
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