第二章 圆周运动 第二节 向心力与向心加速度 学习目标 1.理解向心力的概念，知道向心力是根据力的效果命名的 2．知道向心力的方向和作用效果 3．学会探究向心力大小的方法，掌握向心力公式 4．了解变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 5．知道匀速圆周运动向心加速度的概念、方向和大小 6．学会根据牛顿第二定律分析圆周运动的动力学问题 7．学会用加速度的定义式推导向心加速度 知识导图 知识导图 预习导学 | 新知领悟 1．定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向_____，这个指向圆心的力叫作_____． 2．方向：始终沿半径的方向指向_____． 3．效果：只改变_____，向心力是根据_____命名的． 4．来源：由_____或者_____提供，还可以由某个力的分力来提供． 向心力 圆心 向心力 圆心 速度的方向 力的作用效果 某个力 几个力的合力 【答案】向心力方向指向圆心，不断变化，不是恒力．是向心力使得物体做圆周运动，而不是做圆周运动产生向心力． 做匀速圆周运动的向心力是恒力吗？物体由于做匀速圆周运动而产生向心力吗？ 1．决定因素：向心力大小由物体质量、角速度(或线速度)、轨道半径三个因素决定． 2．表达式：(1)F＝_____；(2)F＝_____. 向心力的大小 mω2r 【答案】C 1．定义：匀速圆周运动的加速度叫作_____． 2．方向：匀速圆周运动的加速度总是指向_____，与向心力的方向_____． 匀速圆周运动的加速度方向 向心加速度 圆心 相同 【答案】始终互相垂直． 匀速圆周运动的向心加速度与线速度的方向有什么关系？ 匀速圆周运动的加速度大小 ω2r 【答案】B 多维课堂 | 素养初培 1．向心力演示器 如图所示，转动手柄1，可使变速塔轮2和塔轮3以及长槽4和短槽5随之匀速转动．皮带分别套在塔轮2和塔轮3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． 实验：探究影响向心力大小的因素 小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小． 2．实验过程 (1)保持ω和r相同，研究小球做圆周运动所需向心力F与质量m之间的关系(如图甲所示)，记录实验数据． 精练1 如图所示，是用来研究向心力与转动物体的半径、质量以及角速度之间关系的向心力演示器． (1)这个实验所用的主要研究方法是 ( ) A．控制变量法 B．等效代替法 C．理想实验法 D．假设法 (2)观察图中两个相同的钢球位置距各自转轴的距离相等，皮带由此推测出是在研究向心力的大小F与_____的关系． A．质量m B．角速度ω C．半径r 【答案】(1)A (2)B 【解析】(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法，A正确． (2)题图中两球的质量相同，转动的半径相同，则研究的是向心力与角速度的关系，B正确． 变式1 用如图所示的装置可以探究物体做匀速圆周运动需要的向心力大小与哪些因素有关． (1)图示情境正在探究的是_____ A．向心力的大小与半径的关系 B．向心力的大小与线速度大小的关系 C．向心力的大小与角速度大小的关系 D．向心力的大小与物体质量的关系 (2)通过本实验可以得到的结果是_____ A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比 C．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比． 【答案】(1)D (2)C 【解析】(1)控制半径，角速度不变，只改变质量来研究向心力与质量之间的关系，故选D． (2)通过控制变量法，得到的结果为 ... ...
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