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文本内容:
2019-2020年高中物理第五章曲线运动6向心力学案新人教版必修2学习目标
1.学习向心力概念知道向心力是根据力的效果命名的.
2.熟悉影响向心力大小的各个因素并能用来进行简单的情景计算.
3.初步了解变速圆周运动切向力和法向力的作用效果.
4.知道处理一般曲线运动的思想方法.自主探究
1.向心力:做 运动的物体会受到指向 的合力这个合力叫做向心力.
2.向心力总是指向 始终与 垂直只改变速度的 而不改变速度的 .
3.向心力是根据力的 选填“性质”或“效果”命名的.
4.如果物体做匀速圆周运动向心力就是物体受到的 ;如果物体做 运动线速度大小时刻改变向心力并非是物体受到的合外力.
5.把向心加速度的表达式代入牛顿第二定律可得到向心力大小的公式Fn= = = = 合作探究
一、向心力感受性实验一:感受小车做匀速圆周运动的过程中受几个力作用所受合力有什么特点.[小组合作]做匀速圆周运动的物体所受合外力的特点:
1.大小: .
2.方向: .
3.小车做圆周运动的半径不同所受绳的拉力就 选填“相同”或“不同”. 感受性实验二:观看3段视频材料通过对研究对象的受力分析从理论上总结向心力的定义、方向、特点、作用效果和向心力大小的表达式.【案例分析一】小球在光滑平面内做匀速圆周运动
1.小球受哪些力 ;所受合力方向: .
2.哪些力提供向心力 . 【案例分析二】橡皮随圆盘做匀速圆周运动
3.橡皮受哪些力 ;所受合力方向: .
4.哪些力提供向心力 . 【案例分析三】人在转椅中做匀速圆周运动
5.人受哪些力 ;所受合力方向: .
6.哪些力提供向心力 . [归纳总结]
1.向心力的定义: .
2.向心力的方向: .
3.向心力的大小表达式: .
4.向心力的特点:
5.向心力的作用效果:【实验探究】实验目的:实验原理:实验器材:实验过程:实验数据记录:次数半径r/cm高度h/cm圈数n/圈时间t/s线速度v/m·s-1Fn/NF合/N1234实验结论:
二、变速圆周运动和一般的曲线运动感受性实验三:感受物体在竖直面内做圆周运动的速度大小变化和向心力大小变化.[小组合作]
1.物体在竖直面内做圆周运动在最高点速度 在最低点速度 是 圆周运动.
2.做变速圆周运动的物体所受切向力的作用效果是 所受法向力的作用效果是 所以合力 选填“是”或“不是”恒力 选填“指向”或“不指向”圆心.
3.阅读教材知道处理一般曲线运动的方法.课堂检测
1.下列关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力的说法中正确的是 A.物体除受其他的力外还要受到一个向心力的作用B.物体所受的合外力提供向心力C.向心力是一个恒力D.向心力的大小一直在变化
2.下列关于向心加速度的说法中不正确的是 A.向心加速度的方向始终与速度的方向垂直B.向心加速度的方向保持不变C.在匀速圆周运动中向心加速度是恒定的D.在匀速圆周运动中向心加速度的大小不断变化
3.在匀速圆周运动中下列物理量不变的是 A.向心加速度 B.线速度 C.向心力 D.角速度
4.如图所示在匀速转动的水平转盘上有一个相对于盘静止的物体随盘一起转动关于它的受力情况下列说法中正确的是 A.只受到重力和盘面的支持力的作用B.只受到重力、支持力和静摩擦力的作用C.除受到重力和支持力外还受到向心力的作用D.受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用
5.如图所示在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动物体相对桶壁静止则 A.物体受到4个力的作用B.物体所受向心力是物体所受的重力提供的C.物体所受向心力是物体所受的弹力提供的D.物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的
6.在一段半径为R的圆弧形水平弯道上已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重力的μ倍则汽车拐弯时的安全速度是 A.v≤B.v≤C.v≤D.v≤μ
7.如图所示为一皮带传动装置右轮的半径为ra是它边缘上的一点左侧是一轮轴大轮的半径为4r小轮的半径为2rb点在小轮上到小轮中心的距离为rc点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上若在传动过程中皮带不打滑则 A.a点与b点的线速度大小相等B.a点与b点的角速度大小相等C.a点与c点的角速度大小相等D.a点与d点的向心加速度大小相等
8.一个做匀速圆周运动的物体如果轨道半径不变转速变为原来的3倍所需的向心力就比原来的向心力大40N物体原来的向心力大小为 .
9.如图所示小球A质量为m固定在长为L的轻细直杆一端并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动.如果小球经过最高位置时杆对球的作用力为拉力拉力大小等于球的重力.求:1小球在最高位置时的速度大小;2若小球经过最低点时速度为求杆对球的作用力的大小和球的向心加速度大小.
10.如图所示在光滑水平桌面上有一光滑小孔O一根轻绳穿过小孔一端连接质量为m=1kg的小球A另一端连接质量为M=4kg的重物B.1当小球A沿半径r=
0.1m的圆周做匀速圆周运动其角速度为ω=10rad/s时物体B对地面的压力为多大2当A球的角速度为多大时B物体对地面的压力刚好为零g取10m/s2参考答案自主探究
1.匀速圆周 圆心
2.圆心 速度 方向 大小
3.效果
4.合力 变速圆周运动
5.man m mω2r mr合作探究
一、向心力感受性实验一:
1.恒定不变
2.时刻指向圆心
3.不同感受性实验二:
1.重力、支持力和拉力 指向圆心
2.绳的拉力
3.重力、支持力和静摩擦力 指向圆心
4.盘面对橡皮的静摩擦力
5.重力和支持力 指向圆心
6.重力和支持力的合力或者说支持力的水平分力[归纳总结]
1.把做匀速圆周运动的物体受到的始终指向圆心的合力叫做向心力
2.始终指向圆心
3.Fn=man=m=mω2r=mr
4.1向心力是变力方向时刻变化;2向心力可以是弹力、重力、摩擦力等性质力也可以是这些性质力的合力或分力;3向心力是一个效果力.
5.只改变运动速度方向不改变运动速度大小.[实验探究]略
二、变速圆周运动和一般的曲线运动感受性实验三:
1.最小 最大 变速
2.改变速度大小 改变速度方向 不是 不指向
3.一般曲线→小段圆弧→圆周运动课堂检测
1.B 解析:做匀速圆周运动的物体一定是合外力提供向心力向心力不是恒力方向要不断变化而且是效果力.
2.BCD 解析:向心加速度方向不断变化且始终沿半径方向.
3.D
4.B
5.C
6.A 解析:滑动摩擦力提供向心力时μmg=mv=安全速度一定不能大于它.
7.D 解析:题中b、c、d三点角速度相同a、c线速度相同.找到隐含条件是解决本题的关键.
8.5N
9.解析:1在最高点重力与杆的拉力的合力提供向心力2mg=m解得v=2在最低点F-mg=m得F=7mg.向心加速度为a=a=6g.答案:1 27mg 6g
10.解析:1设绳提供的向心力大小为F地面对B的支持力为FN有F=mω2rFN+F=Mg得FN=30N由牛顿第三定律可得物体对地面的压力为30N.2设此时的角速度为ω1绳的拉力等于B物体的重力即F=40NF=mω2r解得ω=20rad/s答案:130N 220rad/s。