全优课堂·物理·必修第二册(粤教版)·课件 第2章　第2节　第1课时.pptx

第二章圆周运动第二节向心力与向心加速度第1课时探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r的关系

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．

课前·自主预习

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

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

课堂·重难探究

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．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，实验：探究影响向心力大小的因素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．(2)保持m和r相同，研究小球做圆周运动所需向心力F与角速度ω之间的关系(如图乙所示)，记录实验数据．(3)保持ω和m相同，研究小球做圆周运动所需向心力F与半径r之间的关系(如图丙所示)，记录实验数据．

例(2023年江门名校月考)用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关．(1)本实验采用的科学方法是______．A．控制变量法 B．累积法C．微元法 D．放大法

(2)在研究向心力大小F与质量m关系时，要保持______相同．A．ω和r B．ω和mC．m和r D．m和F(3)图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力F的大小与______的关系．A．质量m B．半径rC．角速度ω【答案】(1)A(2)A(3)C

【解析】(1)在这两个装置中，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，故采用的是控制变量法，故选A．(2)根据F＝mω2r可知在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持ω和r相同，故选A．(3)两边圆盘是通过皮带连起来的，边缘线速度相等，但是两个轮半径不等，导致两个轮的角速度ω不等，钢球质量m相等，同时两个小球绕轴做圆周运动的半径r是相同的，根据公式F＝mω2r来研究向心力与角速度ω之间的关系，选C．

变式(2024年广州实验外语学校期中)用如图所示的实验装置探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系．转动手柄1使长槽4和短槽5分别随变速轮塔2、3匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动．横臂6的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒7下降，从而露出标尺8，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值．

(1)把两个质量相同的小球分别放在长槽和短槽内，使它们的转动半径相同，将塔轮上的皮带分别置于第一层、第二层和第三层，匀速转动手柄，可以探究________(填字母代号)；A．向心力的大小与质量的关系B．向心力的大小与半径的关系C．向心力的大小与角速度的关系

(2)某次实验中把两个大小相同的钢球和铝球(钢球质量更大)分别放在长槽和短槽如图中所在位置，皮带所在左、右塔轮的半径相等，在逐渐加速转动手柄过程中，观察左、右标尺露出红白等分标记长度，发现露出的长度之比会________(填“变大”“不变”“变小”或“无法确定”).【答案】(1)C(2)不变

小练·随堂巩固

1．(2024年湖南月考)为了体会向心力大小与哪些因素有关，小张同学进行了如下实验：如图甲所示，绳子的一端拴一个小沙袋，绳上打上绳结A、B，绳结A、B离小沙袋的距离分别为L、2L.如图乙所示，小张同学将手举过头顶，进行了四次操作，同时另一位同学用秒表计时．实验中沙袋所受向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力．

操作1：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周，体会此时绳子拉力的大小．操作2：手握绳结B，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动1周，体会此时绳子拉力大小．操作3：手握绳结A，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动2周，体会此时绳子拉力的大小．操