56《向心力》導(dǎo)學(xué)案

1、向心力導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1. 理解向心力的概念及其表達(dá)式的確切含義及其特點(diǎn)，知道向心力大小與哪些因素有關(guān)，并能用來進(jìn)行計算。2. 自主學(xué)習(xí)、合作探究，會分析向心力來源并進(jìn)行計算。3. 積極投入，全力以赴，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度?！局攸c(diǎn)】明確向心力的意義、作用及其公式。【難點(diǎn)】勻速圓周運(yùn)動的處理方法。預(yù)習(xí)案【知識梳理】一、向心力1. 定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體受到 的合力。2. 方向：始終指向 ,與方向垂直。3. 公式：F,=或 F” o4. 來源：(1) 向心力是按照力的命名的。 勻速圓周運(yùn)動中向心力可能是物體所受外力的 ,也可能是某個力的分力。5. 作用：產(chǎn)生 ,改變線速度的方向。二、

2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1. 裝置：細(xì)線下面懸掛一個鋼球，用手帶動鋼球使它在某個水平面內(nèi)做 ,組成一個圓周擺，如圖所示。2. 求向心力：(1) 可用F,= 計算鋼球所需的向心力。(2) 可計算 和的合力。3. 結(jié)論：代入數(shù)據(jù)后比較計算出的向心力幾和鋼球所受合力F仔的大小，即可得出結(jié)論：鋼球需要的 等于鋼球所受外力的 O三、變速圓周運(yùn)動和一般的曲線運(yùn)動1.變速圓周運(yùn)動：變速圓周運(yùn)動所受合外力 向心力，合外力產(chǎn)生兩個方向的效果：(1)沿著半徑指向圓心的分力 F”，只改變線速度的方 向，產(chǎn)生 加速度；(2)跟圓周相切的分力耳，只改變線速度的大小，產(chǎn)生 加速度，此加速度描述線速度 的快慢。即若合外力方向與 夾角小于

3、90°,此時把 F 分解為兩個互相_的F”，如圖所示，其中F,只,F ”生的加速度就是 加F”改變v的方向，綜上可知同時 加速度的圓周運(yùn)動就是變的分力：跟圓的R和指向改變v的 ,F ”改變v的_速度。若F與v的夾角大于90°時，F(xiàn),使v減速，具有向心加速度和 速圓周運(yùn)動。一般的曲線運(yùn)動中，可以把曲線分割成許多很短的小段，每一小段可看 做一小段 ,研究質(zhì)點(diǎn)在這一小段的運(yùn)動時，可以采用圓周運(yùn)動的 處理方法 進(jìn)行處理。探究案【質(zhì)疑探究】一質(zhì)疑解疑、合作探究探究點(diǎn)一向心力表達(dá)式的推導(dǎo)問題1分析下血幾種情況中作圓周運(yùn)動的物塊或小球向心力的來源：物塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動B運(yùn)用牛頓第二定律和向

4、心加速度的表達(dá)式推導(dǎo)向心力公式。探究點(diǎn)二向心力的理解問題2 :向心力是一種性質(zhì)力還是效果力?問題3 :向心力的方向如何？向心力是恒力還是變力？為什么?問題4 :向心力改變的是線速度的大小還是方向？為什么？針對訓(xùn)練1 :關(guān)于向心力，下列說法中正確的是A. 物體由于做圓周運(yùn)動而產(chǎn)生向心力B. 向心力是根據(jù)性質(zhì)命名的一種力C. 向心力不改變做圓周運(yùn)動物體線速度的大小D. 做勻速圓周運(yùn)動的物體其向心力是不變的 規(guī)律總結(jié)：探究點(diǎn)三向心力來源分析問題5 :如圖所不，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體P起運(yùn)動，物體所受向心力是（）A. 重力B. 彈力C. 靜摩擦力D. 滑動摩擦力 問題6 :如圖所示，將一

5、質(zhì)量為"2的擺球用長Z的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，'O'細(xì)繩就會沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個圓錐擺，則關(guān)于圓錐擺的受力情況,擺球受重力、拉力和向心力的作用擺球受拉力和向心力的作用擺球受重力和拉力的作用擺球受重力和向心力的作用A.B.C.D.針對訓(xùn)練2:如圖所示，小物塊/與圓盤保持相對靜止，勻速圓周運(yùn) 跟著圓盤一起做動，則下列關(guān)于”的受力情況說法正確的是受重力、受重力、力、受重力、支持力B. 支持力和指向圓心的摩擦力C. 支持力、摩擦力和向心力D. 支持力和與運(yùn)動方向相同的摩擦力受重（）規(guī)律總結(jié)：探究點(diǎn)四勻速圓周運(yùn)動與變速圓周運(yùn)動問題7 :做

6、圓周運(yùn)動的物體所受合力和向心力有什么區(qū)另U?問題&勻速圓周運(yùn)動的受力特點(diǎn)是什么？問題9 :鏈球運(yùn)動員投擲時可以通過掄繩子來調(diào)節(jié)鏈球速度的大小。這給我 們帶來疑問：難道向心力可以改變速度的大小嗎？這到底是什么原因呢？針對訓(xùn)練3 :物體做勻速圓周運(yùn)動的條件是（）A. 物體有一定的初速度，目.受到一個始終和初速度垂直的恒力作用B. 物體有一定的初速度，且受到一個大小不變，方向變化的力的作用C. 物體有一定的初速度，目.受到一個方向始終指向圓心的力的作用D. 物體有一定的初速度，且受到一個大小不變方向始終跟速度垂直的力的作用規(guī)律總結(jié)：【典例剖析】勻速圓周運(yùn)動的處理方法例題一如圖所示，光滑水平桌

7、面上0處有一光滑的圓孔，一根輕繩一端系質(zhì)量為加的小球，另一端穿過小孔拴一質(zhì)量為M的木塊。當(dāng)以某一角速度在桌面上作勻速圓周運(yùn)動時，木塊M恰能靜止不動，這時小球圓周運(yùn)動的半徑為r,求此時小球作勻速圓周 運(yùn)動的角速度為多大？例題二如圖所不，半徑為的半球形碗內(nèi)，有一個具有一定質(zhì)量的物體A, A與碗壁間的動摩擦因數(shù)為n ,當(dāng)碗繞豎直軸 00,勻速轉(zhuǎn)動時，物體/剛好能緊貼在碗口附近隨碗 一起勻速轉(zhuǎn)動而不發(fā)生相對滑動o求碗轉(zhuǎn)動的角【當(dāng)堂達(dá)標(biāo)】1、有一質(zhì)量為 m的小物塊，由碗邊滑向碗底，該碗的內(nèi)表面是半徑為R的圓弧且粗糙程度不同，由于摩擦力的作用，物塊的運(yùn)動速率恰好保持不變則（）A. 物塊的加速度為零B.物塊

8、所受合力為零C.物塊所受合力大小一定，方向改變D.物塊所受合力大小、方向均一疋2、如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個物體A和B,它們與盤間的摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動到兩個物體剛好還未發(fā)生滑動時，燒斷細(xì)線，兩個物體的運(yùn)動情況是（）A. 兩物體沿切向方向滑動B. 兩物體均沿半徑方向滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)C. 兩物體仍隨圓盤一起做圓周運(yùn)動，不發(fā)生滑動D. 物體B仍隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動，物體A發(fā)生滑動，離圓盤圓心越來越遠(yuǎn)3、甲、乙兩個物體都做勻速圓周運(yùn)動，其質(zhì)量之比為1 : 2,轉(zhuǎn)動半徑之比 為1: 2,在相同時間里甲轉(zhuǎn)過60。角，乙轉(zhuǎn)過45°角

9、。則它們的向心 力之比為（）A. 1 : 4B. 2 :3C. 4 :9D.9 :164、長為Z的懸線固定在。點(diǎn)，在。點(diǎn)正下方L/2處有一釘子C,把懸線另一4 I 屮方時端的小球加拉到跟懸點(diǎn)在同一水平面上無初速度釋放，小球到懸點(diǎn)正下懸線碰到釘了，則小球的（）A.線速度突然增大B.角速度突然增大C.向心加速度突然增大D.懸線拉力突然增大5. 女口下圖所示，將完全相同的兩個小球/、B,用長Z=0.8 m的細(xì)繩懸于以廠4m/s向右勻速運(yùn)動的小車頂部，兩球與小車前后壁接觸，由于某種原因，小車突然停止運(yùn)動，此時懸線的拉力之比%比為（滬 10m/s'）（）A.1 : 1B.1 : 2C.1 : 3

10、 D.1 : 46、一根原長為lo=O. Im的輕彈簧，一端拴住質(zhì)量為 m=0. 5kg的小球，以另 一端為圓 心在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動，如圖所示，角速度為0 =10rad/s,彈簧的勁度系數(shù)k=100N/m,求小球做勻速圓周運(yùn)動所受到的向心力。（答案10N）向心力課后訓(xùn)練1.下面關(guān)于向心力的敘述中正確的是（）A. 向心力的方向始終沿著半徑指向圓心，所以是一個變力B. 做勻速圓周運(yùn)動的物體，除了受到別的物體對它的作用外，還一定受到一個向心力的作用C. 向心力可以是重力、彈力、摩擦力中的某個力，也可以是這些力中某幾個力的合力，或者是某一個力的分力D. 向心力只改變物體速度的方向，不改變物

11、體速度的大小2.關(guān)于向心力的說法正確的是（）A. 物體由于做圓周運(yùn)動而產(chǎn)生了一個向心力B. 向心力不改變圓周運(yùn)動物體速度的大小C. 做勻速圓周運(yùn)動的物體其向心力即為其所受的合外力D. 做勻速圓周運(yùn)動的物體其向心力大小不變3. 如圖676所示，用細(xì)繩系著一個小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，不計空氣阻力，關(guān)于小球受力說法正確的是（）A.只受重力B.只受拉力C.受重力、拉力和向心力D.受重力和拉力4. 下列說法正確的是（）A. 做勻速圓周運(yùn)動的物體的加速度恒定B. 做勻速圓周運(yùn)動的物體所受合外力為零C. 做勻速圓周運(yùn)動的物體的速度大小是不變的D. 做勻速圓周運(yùn)動的物體處于平衡狀態(tài)5. 質(zhì)量相等

12、的A、B兩物體，放在水平的轉(zhuǎn)臺上，/離軸的距離是D離軸距離的一半，如圖 6 7 7所示.當(dāng)轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時，A, B都無滑動，則下列說法正確的是（A. 因?yàn)閍=mR而RB>RA，所以B的向心加速度比乂大B. 因?yàn)閍Av/R,而RB>rX，所以/的向心加速度比B大C. 因?yàn)橘|(zhì)量相等，所以它們受到的臺面摩擦力相等D. 轉(zhuǎn)臺對B的靜摩擦力較小6. 如圖67 9所藥；，質(zhì)量為m的木塊，從半徑為r的豎直圓軌道上的 A 點(diǎn)滑向B點(diǎn)，由于摩擦力的作用，木塊的速率保持不變，貝U在這個過程中（）A. 木塊的加速度為零B. 木塊所受的合外力為零C. 木塊所受合外力大小不變，方向始終指向圓心D. 木塊所受合外力的大小和方向均不變7. 質(zhì)量為m的滑塊從半徑為 R的半球形碗的邊緣滑向碗底，過碗底的摩擦力大時的速度為V,若滑塊與碗間的動摩擦因數(shù)為“，則過碗底時滑塊