广东省惠阳一中实验学校高一物理必修2《第二章第二节 向心力》学案

【学习目标】
1. 知道向心力及其方向，理解向心力的作用。
2. 通过实验理解向心力的与哪些因素有关，掌握向心力的公式及其变形。
3. 知道向心加速度，掌 握向心加速度的公式及其变形。
4. 能用牛顿第二定律知识分析匀速圆周运动的向心力。
重点难点: 理解向心力和向心加速的概念
预习案
学法指导:
1、阅读教材动手做一做圆周运动的实验,体会一下圆周运动,感受一下做圆周运动的向心力.
2．改变一下圆周运动的条件体会一下圆周运动的向心力和哪些因素有关,和小组同学讨论一下,再阅读教材,不懂的问题记录下来,查阅学海导航.15分钟
问题导学
1、知识回顾：
1）物体做曲线运动的条件：
2）做曲线运动的物体的运动性质
2、知识点一：
1）匀速圆周运动是曲线运动,所以做匀速圆周运动的物体必定受到与速度方向不在同一直线上的 作用 ,正是这个外力使物体的运动方向不断改变,虽然这个力的方向是不断变化的,但是总沿半径指向 , 这个力就叫 .
2）向心力的方向沿半径指向圆心,和质点运动方向 , 向心力不改变质点速度的
只改变速度的 .
3)可以证明向心力的大小表达式为： F= = = =
3、知识点二
1）向心加速度：做匀速成圆周运动的具有沿半沿径指向 的加速度，叫做向心加速度
2）向心加速度的大小：①a= = = = 当线速度大小一定时,向心加速度与轨道半径成 ,当角速度一定时,向心加速度与轨道半径成 .
3)向心加速度方向:时刻与物体速度方向 且指向圆心.
4)实质:向心加速度是描述线速度 改变快慢的物理量.其方向时刻变化总是沿半径指向圆心的方向,所以匀速圆周运动是 加速运动.
4、知识点三
向心力和向心加速度公式虽然是从匀速圆周运动中得出的，但也适用于 匀速圆周运动，在使用公式求质点在圆周上某点的向心力和向心加速度大小时必须用该点的 速度值
预习自测
1、关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，正确的是: ( )
A．由可知，a与r成反比 B．由可知，a与r成正比
C．由可知，ω与r成反比，v与r成正比
D．由可知，ω与T成反比
2、关于向心加速度的意义，下列说法正确的是( )
A．它描述的是线速度大小变化快慢的物理量.
B．它描述的是线速度方向变化快慢的物理量.
C．它描述的是向心力变化快慢的物理量.
D．它描述的是角速度变化快慢的物理量.
3．下列说法正确的是 ( )
A．匀速圆周运动是一种匀速运动 B．匀速圆周运动是一种匀变速运动
C．匀速圆周运动是一种变加速运动
D．物体做匀速圆周运动时其向心力垂直于线速度方向，不改变线速度的大小
探究案
探究任务一：做一做课本P34页图2-2-2的小实验体会一下向心力,探究一下向心力和哪些因素有关
在小球质量和角速度不变时,小球圆周运动的半径越大感受细线拉力
(2) 在小球质量和运动半径不变时,小球运动的角速度越大感受到细线拉力
(3) 在半径和角速度不变时,小球质量越大感受到细线的拉力
你的结论:
练习1、用材料和粗细相同、长短不同的两段绳子，各拴一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么( )
A．两个球以相同的线速度运动时，长绳易断
B．两个球以相同的角速度运动时，长绳易断
C．两个球以相同的周期运动时，长绳易断 D．无论如何，长绳易断
练习2、用一根细线栓一质量为0.5千克的小球在水平光滑桌面做匀速圆周运动，若细线长为0.4米、所能承受的最大拉力为20牛，则小球的线速度和角速度最大是多少？
探究任务二：匀速圆周运动的向心力和加速度公式的应用
例题2．如图1所示的两轮以皮带传动，没有打滑，A、B、C三点的位置关系如图，若r1>r2，O1C=r2，则三点的向心加速度的关系为( )
A．aA=aB=aC B．aC>aA>aB
C．aCaA
练习3：如图2一圆环以直径OO’为轴作匀速转动，则环上M,N两点线速度大小VM：VN=_____ 。如果环的半径R为20cm，转动周期为1s，则N点向心加速度大小为_____。
练习4、A、B两球都做匀速圆周运动，A球质量为B球的3倍，
A球在半径25cm的圆周上运动，B球在半径16cm的圆周上运动，
A球转速为30r/min，B球转速为75r/min，求A球所受向心力与B
球所受向心力及向心加速度之比。
知识整理：
向心力
⑴ 大小：f= = = =
⑵ 方向： 沿半径指向圆心。是变力。
⑶ 特点： f ⊥ V , 方向不断变化。
⑷ 重力、弹力、摩擦力或几个力的合力。
二. 向心加速度:
⑴ 大小: a = = = =
⑵ 方向: 沿半径指向圆心，方向不断 变化，是变加速运动。
⑶ 物理意义: 表示线速度方向变化快慢的物理量
课堂检测
1．下列说法中，正确的是（ ）
A．物体在恒力作用下不可能作曲线运动 B．物体在恒力作用下不可能作圆周运动
C．物体在变力作用下不可能作直线运动 D．物体在变力作用下不可能作曲线运动
2.做匀速圆周运动的质点是处于( )
A．平衡状态 B．不平衡状态
C．速度不变的状态 D．加速度不变的状态
3.甲、乙两物体都在做匀速圆周运动，关于甲乙两物体的向心加速度说法正确是( )
A．它们的线速度相等，若乙的半径小,则甲的向心加速度大.
B．它们的周期相等，若甲的半径小,则甲的向心加速度大.
C．它们的角速度相等，若乙的线速度小 ,则甲的向心加速度大.
D．它们的线速度相等，在相同的时间内甲与圆心的连线扫过的角度比乙的大,则甲的向心加速度大.
4.下列说法正确的是: （ ）
A.因为物体做圆周运动，所以才产生向心力
B.因为有向心力的存在，所以才使物体不断改变速度方向而做圆周运动
C.向心力的方向与线速度的方向垂直，所以向心力不改变速度的大小
D.向心力就是圆周运动所受的合外力。
5.关于作匀速圆周运动的物体的向心加速度，下列说法正确的是：（ ）
A．向心加速度的大小和方向都不变 B．向心加速度的大小和方向都不断变化
C．向心加速度的大小不变，方向不断变化 D．向心加速度的大小不断变化，方向不变
6．质量为m的小球，用长为l的线悬挂在O点，在O点正下方处有一光滑的钉子O′，把小球拉到右侧某一位置释放，当小球第一次通过最低点P时：( )
A、小球速率突然减小 B、小球角速度突然增大
C、小球的向心加速度突然增大 D、摆线上的张力突然增大
图1
图2