6.2向心力 学案 （有答案）
文档属性
| 名称 | 6.2向心力 学案 （有答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-30 09:33:03 | ||
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文档简介
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6.2向心力
一学科核心素养
物理观念
(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)体验向心力的存在，会分析向心力的来源;
(3)掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。
2.科学思维
用变速圆周运动的方法研究-般的曲线运动， 渗透物理学中“微元”的思想。
科学探究
(1)通过对实验的观察、思考和探究，理解向心力;
(2)通过同学间的讨论与交流，培养学生合作学习与相互交流的能力。
科学态度与责任
(1)通过实验体验向心力的存在，激发学习兴趣，增强求知的欲望;(2)培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、实事求是的科学态度。
二学习重难点
重点:向心力的来源，大小和方向应用向心力解决一 些实际问题。
2.难点:向心力的来源，应用向心力解决一 些实际问题。
三课前预习
1．完成以下填空∶
（1）做变速圆周运动的物体所受合力F不指向圆心，根据F产生的效果，可以把F分解为两个相互垂直的分力∶跟圆周相切的分力Ft和指向圆心的分力Fn。Ft改变物体速度的____；Fn提供物体做圆周运动的向心力，改变物体速度的____。
（2）一般的曲线运动研究方法
对于一般曲线运动，可以把这条曲线分割为许多极短的小段，质点在每一小段的运动都可以看作_______，然后采用圆周运动的分析方法进行处理。
2．为验证向心力与物体所受合力的关系，某学习小组设计了如图所示的实验装置。一轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：
①用游标卡尺测得钢球直径为d；
②将钢球静止悬挂，此时力传感器的示数为F1，用毫米刻度尺量得细线长为L；
③将钢球拉到适当的高度处由静止释放，光电门计时器测得钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2；已知当地的重力加速度大小为g，钢球遮光长度近似为d。回答下列问题。
(1)钢球的质量m＝____。
(2)钢球经过光电门时的线速度大小v=_____。
(3)若满足F2-F1=____，则说明钢球的向心力与钢球受到的合力相等。
3．如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点不动。
（1）关于小强的受力，下列说法正确的是________；
A．小强在P点不动，因此不受摩擦力作用
B．小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力
C．小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力
D．若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变
（2）如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力是否仍指向圆心___________？
4．向心力
（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_____的力叫作向心力。
（2）作用：改变速度的_____。
（3）方向：始终沿着_____指向圆心。
（4）向心力是根据力的_____命名的，它是由_____提供。
5．变速圆周运动的受力特点
（1）指向圆心的分力Fn提供______，改变物体速度的______；
（2）沿切向方向的分力Ft改变速度的______，与速度方向相同时物体速度______，与速度方向相反时，物体速度______。
6．（1）实验原理与操作
如图所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m、做圆周运动的半径r及角速度ω。实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小。光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光杆挡光的时间，由挡光杆的宽度和挡光杆做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度。
实验时采用_____法，分别研究向心力与质量、半径、角速度的关系。
（2）实验数据的记录与分析
①设计数据记录表格，并将实验数据记录到表格中（表一、表二、表三）
i、m、r一定（表一）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
ω
ω2
ii、m、ω一定（表二）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
r
iii、r、ω一定（表三）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
m
②数据处理
分别作出Fn-ω、Fn-r、Fn-m的图像，若Fn-ω图像不是直线，可以作Fn-ω2图像。
（3）实验结论：
①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
③在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
7．如图所示，图甲为“利用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为其俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时，
（1）两槽转动的角速度______（填“>”“=”或“<”）．
（2）现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为2∶1．则钢球1、2的线速度之比为______；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为______时，向心力公式得到验证。
四自我检测
1．如图，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动（俯视为逆时针）。某段时间内圆盘转速不断增大，但橡皮块仍相对圆盘静止，在这段时间内，关于橡皮块所受摩擦力Ff的方向的四种表示（俯视图）中，正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B．物体所受弹力增大，摩擦力减小
C．物体所受弹力减小，摩擦力也减小 D．物体所受弹力增大，摩擦力不变
3．用如图所示的装置做“探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系”实验，采用的物理方法是（ ）
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法 D．演绎推理法
4．下列关于向心力的说法正确的是（ ）
A．物体由于做圆周运动而产生了向心力
B．向心力就是物体受到的合力
C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
D．向心力改变做圆周运动的物体的速度方向
5．用如图所示的向心力演示器“探究向心力大小的表达式”实验中，用到的科学方法是（ ）
A．微元法 B．理想实验法 C．等效替代法 D．控制变量法
6．有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆形表演台的侧壁做匀速圆周运动。图中的圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h。下列说法中正确的是（ ）
A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
D．h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
7．如图所示，质量相同的质点A、B被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A．A的线速度一定比B的线速度大
B．A的角速度一定比B的角速度大
C．A的向心力一定比B的向心力小
D．A所受细线的拉力一定比B所受细线的拉力小
8．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，则座舱（ ）
A．运动周期为
B．在与转轴水平等高处受摩天轮作用力的大小为mg
C．线速度的大小为
D．所受合力的大小始终为
9．如图所示，圆盘在水平面内绕竖直中心轴匀速转动，圆盘上P点有一小物体随圆盘一起转动且相对圆盘静止。下列说法正确的是（ ）
A．小物体仅受重力作用
B．小物体仅受重力、支持力作用
C．小物体受重力、支持力和向心力作用
D．小物体受重力、支持力和静摩擦力作用
10．如图所示，将完全相同的两小球A、B用长L=0.8 m的细绳悬于以v=4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球分别与小车前后壁接触。由于某种原因，小车突然停止运动，此时悬线的拉力之比FB∶FA为（g取10 m/s2）（ ）
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
三课前预习
1． 大小 方向 圆周运动的一部分
2．
3． C 不指向圆心
4． 圆心 圆心 方向 半径 效果 某个力或者几个力的合力
5． 向心力 方向 大小 增大 减小
6． 控制变量 角速度的平方 半径 质量
7． =
四自我检测
参考答案：
1．C
2．D
3．C
4．D
5．D
6．D
7．A
8．D
9．D
10．C
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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6.2向心力
一学科核心素养
物理观念
(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)体验向心力的存在，会分析向心力的来源;
(3)掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。
2.科学思维
用变速圆周运动的方法研究-般的曲线运动， 渗透物理学中“微元”的思想。
科学探究
(1)通过对实验的观察、思考和探究，理解向心力;
(2)通过同学间的讨论与交流，培养学生合作学习与相互交流的能力。
科学态度与责任
(1)通过实验体验向心力的存在，激发学习兴趣，增强求知的欲望;(2)培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、实事求是的科学态度。
二学习重难点
重点:向心力的来源，大小和方向应用向心力解决一 些实际问题。
2.难点:向心力的来源，应用向心力解决一 些实际问题。
三课前预习
1．完成以下填空∶
（1）做变速圆周运动的物体所受合力F不指向圆心，根据F产生的效果，可以把F分解为两个相互垂直的分力∶跟圆周相切的分力Ft和指向圆心的分力Fn。Ft改变物体速度的____；Fn提供物体做圆周运动的向心力，改变物体速度的____。
（2）一般的曲线运动研究方法
对于一般曲线运动，可以把这条曲线分割为许多极短的小段，质点在每一小段的运动都可以看作_______，然后采用圆周运动的分析方法进行处理。
2．为验证向心力与物体所受合力的关系，某学习小组设计了如图所示的实验装置。一轻质细线上端固定在力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：
①用游标卡尺测得钢球直径为d；
②将钢球静止悬挂，此时力传感器的示数为F1，用毫米刻度尺量得细线长为L；
③将钢球拉到适当的高度处由静止释放，光电门计时器测得钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F2；已知当地的重力加速度大小为g，钢球遮光长度近似为d。回答下列问题。
(1)钢球的质量m＝____。
(2)钢球经过光电门时的线速度大小v=_____。
(3)若满足F2-F1=____，则说明钢球的向心力与钢球受到的合力相等。
3．如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点不动。
（1）关于小强的受力，下列说法正确的是________；
A．小强在P点不动，因此不受摩擦力作用
B．小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力
C．小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力
D．若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变
（2）如果小强随圆盘一起做变速圆周运动，那么其所受摩擦力是否仍指向圆心___________？
4．向心力
（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_____的力叫作向心力。
（2）作用：改变速度的_____。
（3）方向：始终沿着_____指向圆心。
（4）向心力是根据力的_____命名的，它是由_____提供。
5．变速圆周运动的受力特点
（1）指向圆心的分力Fn提供______，改变物体速度的______；
（2）沿切向方向的分力Ft改变速度的______，与速度方向相同时物体速度______，与速度方向相反时，物体速度______。
6．（1）实验原理与操作
如图所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m、做圆周运动的半径r及角速度ω。实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小。光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光杆挡光的时间，由挡光杆的宽度和挡光杆做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度。
实验时采用_____法，分别研究向心力与质量、半径、角速度的关系。
（2）实验数据的记录与分析
①设计数据记录表格，并将实验数据记录到表格中（表一、表二、表三）
i、m、r一定（表一）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
ω
ω2
ii、m、ω一定（表二）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
r
iii、r、ω一定（表三）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
m
②数据处理
分别作出Fn-ω、Fn-r、Fn-m的图像，若Fn-ω图像不是直线，可以作Fn-ω2图像。
（3）实验结论：
①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
③在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
7．如图所示，图甲为“利用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为其俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动时，
（1）两槽转动的角速度______（填“>”“=”或“<”）．
（2）现有两个质量相同的钢球，球1放在A槽的横臂挡板处，球2放在B槽的横臂挡板处，它们到各自转轴的距离之比为2∶1．则钢球1、2的线速度之比为______；当钢球1、2各自对应的标尺露出的格数之比为______时，向心力公式得到验证。
四自我检测
1．如图，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动（俯视为逆时针）。某段时间内圆盘转速不断增大，但橡皮块仍相对圆盘静止，在这段时间内，关于橡皮块所受摩擦力Ff的方向的四种表示（俯视图）中，正确的是（ ）
A． B． C． D．
2．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。若圆筒和物体以更大的角速度做匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B．物体所受弹力增大，摩擦力减小
C．物体所受弹力减小，摩擦力也减小 D．物体所受弹力增大，摩擦力不变
3．用如图所示的装置做“探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系”实验，采用的物理方法是（ ）
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法 D．演绎推理法
4．下列关于向心力的说法正确的是（ ）
A．物体由于做圆周运动而产生了向心力
B．向心力就是物体受到的合力
C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
D．向心力改变做圆周运动的物体的速度方向
5．用如图所示的向心力演示器“探究向心力大小的表达式”实验中，用到的科学方法是（ ）
A．微元法 B．理想实验法 C．等效替代法 D．控制变量法
6．有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿圆形表演台的侧壁做匀速圆周运动。图中的圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h。下列说法中正确的是（ ）
A．h越高，摩托车对侧壁的压力将越大
B．h越高，摩托车做圆周运动的向心力将越大
C．h越高，摩托车做圆周运动的周期将越小
D．h越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大
7．如图所示，质量相同的质点A、B被用轻质细线悬挂在同一点O，在同一水平面内做匀速圆周运动，则（ ）
A．A的线速度一定比B的线速度大
B．A的角速度一定比B的角速度大
C．A的向心力一定比B的向心力小
D．A所受细线的拉力一定比B所受细线的拉力小
8．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，则座舱（ ）
A．运动周期为
B．在与转轴水平等高处受摩天轮作用力的大小为mg
C．线速度的大小为
D．所受合力的大小始终为
9．如图所示，圆盘在水平面内绕竖直中心轴匀速转动，圆盘上P点有一小物体随圆盘一起转动且相对圆盘静止。下列说法正确的是（ ）
A．小物体仅受重力作用
B．小物体仅受重力、支持力作用
C．小物体受重力、支持力和向心力作用
D．小物体受重力、支持力和静摩擦力作用
10．如图所示，将完全相同的两小球A、B用长L=0.8 m的细绳悬于以v=4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球分别与小车前后壁接触。由于某种原因，小车突然停止运动，此时悬线的拉力之比FB∶FA为（g取10 m/s2）（ ）
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
三课前预习
1． 大小 方向 圆周运动的一部分
2．
3． C 不指向圆心
4． 圆心 圆心 方向 半径 效果 某个力或者几个力的合力
5． 向心力 方向 大小 增大 减小
6． 控制变量 角速度的平方 半径 质量
7． =
四自我检测
参考答案：
1．C
2．D
3．C
4．D
5．D
6．D
7．A
8．D
9．D
10．C
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