高中物理 5.7《向心力》随堂学案 新人教版必修2（高一）.docVIP

第7节 向心力 1.做匀速圆周运动的物体具有 ，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于 ，这个合力叫做 。 2.向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种 来命名的，它是从 命名的。 3.变速圆周运动所受的合力 。 4.做变速圆周运动的物体，根据它所受合力F产生的效果，可以把F分解为两个 的分力；跟 的分 力和 的分力产生 的加速度，这就是 。切向加速度描述物体速度 改变的快慢。  {即讲即练} 【典题例释】 【我行我秀】 【例1】下面说法正确的是( ) A.因为物体做圆周运动，所以才产生向心力 B.因物体有向心力存在，所以才迫使物体不断改变运动的方向而做圆周运动 C.因为向心力的方向与线速度的方向垂直，所以向心力对做圆周运动的物体不做功 D.向心力是圆周运动物体所受的合力 【思路分析】本题考查学生对“向心力”概念的理解程度，某些初学者认为“圆周运动产生向心力”，认为向心力是不同于其他性质力的“新力”，因而造成错选A，又由于有部分同学没有弄清“圆周运动”和“匀速圆周运动”中所受合力与向心力的关系而错选D．做匀速圆周运动的物体所受的合力即为向心力，与速度方向垂直而不改变速度的大小；而一般圆周运动中向心力只是所受合力的一个分力，另一个分力沿圆周的切线方向，改变了速度的大小．所以，深入理解概念是解答本题的关键。 【答案】BC 【类题总结】本题旨在考查学生对“向心力”概念的理解程度，弄清向心力的来源及作用效果。向心力只是所受合力的一个分力，只改变速度的方向。另一个分力沿圆周的切线方向，改变速度的大小。 【例2】长＝0．5 m，质量可忽略的杆，其下端固定于O点，上端连有质量m＝2 kg的小球，它绕O点在竖直平面内做圆周运动．当通过最高点时，如图5—7—1所示，求下列情况下，杆受到的力(计算出大小，并说明是拉力还是压力，g取 10 m/s2)： (1)当v＝1m/s时，杆受到的力为多少牛是，什么力? (2)当v＝4m/s时，杆受到的力为多少牛，是什么力? 【思路分析】杆可以给球提供支持力(向上)或拉力(向下)，在方向未知的情况下，可以先假设向上，若计算结果FN0，说明FN，的实际方向与假设方向相同；若FN0，说明FN的实际方向与假设方向相反；若FN＝0说明杆对小球无作用力(临界) 【答案】设小球受到杆的作用力向上，如图5—7—2所示， 则（1），即 根据牛顿第三定律：杆受到的压力，方向竖直向下. （2） 负号说明与规定方向相反，故球受到杆的作用力，方向应竖直向下. 根据牛顿第三定律，杆受到球的拉力，方向竖直向下. 【类题总结】本题考查圆周运动临界条件的应用，可以先利用临界条件判断力的方向，或先假设朝某一方向，然后根据所求结果判断其实际方向。 【例3】如图6-7-6所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( ) A.球A的线速度必定大于球B的线速度 B.球A的角速度必定小于球B的角速度 C.球A的运动周期必定小于球B的运动周期 D.球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力 【思路分析】两球均贴着圆锥筒的内壁，在水平面内做匀速圆周运动，它们均受到重力和筒壁对它的弹力的作用，其合力必定在水平面内时刻指向圆心，如图所示。由图可知，筒壁对球的弹力，对于A 、B两球受到的筒壁的压力大小相等，D选项不正确。 对球运用牛顿定律得，球的线速度，角速度，周期 。 【答案】AB 【类题总结】由此可见，球的线速度随轨道半径的增大而增大，所以A球的线速度必定大于B球的线速度。球的角速度随半径的增大而减小，周期随半径的增大而增大，所以A球的角速度小于B球的角速度，A球的周期大于B球的周期，A球的运动频率小于B球的运动频率。 【例4】如图6-7-9所示，细绳一端系着质量M=0.6kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m.并知M和水平面的最大静摩擦力为2N.现使此平面绕中心轴线转动，问角速度ω在什么范围m会处于静止状态?(g取10m/s2) 【思路分析】设物体M和水平面保 持相对静止，当ω具有最小值时， 图6-7-9 M有向圆心运动的趋势.所以M受到的静摩擦力方向沿半径向外，且等于最大静摩擦力.当ω具有最大值，M有离开圆心趋势，M受到最大静摩擦力为2N，指向圆心. 【答案】