高中物理第二章圆周运动第2节向心力教案1粤教版必修2

1 第2节 向心力

教学过程

（一）、向心力

1、演示实验：在光滑水平桌面的O点固定一根钉子，把绳的一端套在钉子上，另一端系一个小球，使小球在桌面上做匀速圆周运动

2、讨论：

a： 小球此时受到哪些力的作用？

b： 合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？

3、 结论 ：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的拉力的作用，这个力叫向心力。

向心力的方向不断变化，但总是沿着半径指向圆心，而物体运动的方向沿切线方向，所以向心力的方向总与物体运动的方向垂直。

4、向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。

向心力指向圆心，而物体运动的方向总是沿圆周上的切线方向，

二者互相垂直。物体在运动方向上所受的合外力为零，在这个方向上无加速度，速度大小不会改变。所以向心力只改变速度的方向。

5、向心力的大小

（1）体验向心力的大小

a：每组学生发用细线联结的钢球、木球各一个，让学生拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次。

b：引导学生猜想：向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。

（2）【演示实验】用向心力演示器演示向心力的大小与什么因素有关。用控制变量法。

介绍向心力演示器的构造和使用方法

操作方法：

a：用质量不同的钢球和铝球做实验，使两球运动的半径r和角速度相同观察得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力就越大。

b：用两个质量相同的小球做实验，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系。可以看出，角速度越大，所需向心力就越大。

c：仍用两个质量相同的小球做实验，保持两球运动角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。可以看出，运动半径越大，所需向心力就越大。

（3）总结得到：向心力的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度都有关系。 匀速圆周运动所需的向心力大小为

F＝mr2

（4）学生根据rv推导向心力的另一表达式rvmF2

【注意】向心力是根据力的作用效果来命名的，不是一种新的、特殊的力。做匀速圆周运动所需的向心力通常是由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者某个力的分力，或几个力的合力所提供。

做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。

（二）、向心加速度

1、做圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，根据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。

2、根据牛顿第二定律可得到 ra2 或 rva2

【注意】 2 （1）由于a向的方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变加速运动。

（2）做匀速圆周运动的物体，其速度大小没有改变，改变的只是

速度方向，因此，向心加速度是描述质点速度方向变化快慢的物理量。

（三）、课堂练习

1、一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速为原来的2倍时，它的线速度、向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当角速度变为原来的2倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍？

2、学生阅读【思考与讨论】

（1）分析木块受几个力的作用？各是什么性质的力？

（2）木块所受的向心力是由什么力提供的？

3、讨论课本P95练习五（3）、（4）、（5）、（6）

（四）、课堂小结

1、为什么做匀速圆周运动的物体需要一个向心力 ？向心力的

作用是什么 ？

2、 向心力和向心加速度跟哪些因素有关？写出向心力和向心加速度的不同形式的公式，说明它们的确切含义和它们之间的关系。

（五）、板书设计

第2节 向心力

1、向心力

（1）通过实例进一步感受做圆周运动的物体必须受到力的作用

（2）向心力的概念

（3）向心力的表达式

2、向心力的实验验证

（1）圆锥摆的实验

（2）向心力公式的实验讨论(“做一做”)

3、变速圆周运动和一般曲线运动的研究

（六）、课外作业

课后练习三（1）、（2）、（7） 3 高考理综物理模拟试卷

注意事项：

1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题

1．如图所示，是一种清洗车辆用的手持式喷水枪。若已知水枪口的横截面积为S，水的密度为ρ。设水以恒定的速率v源源不断地从枪口喷出，关于水枪工作时功率的大小，下列判断正确的是

A．与S成反比

B．与v成正比

C．与v2成正比

D．与v3成正比

2．如图所示，一个正点电荷q（重力不计）从两平行带电金属板左端中央处以初动能Ek射入匀强电场中，它飞出电场时的动能变为2Ek ，若此点电荷飞入电场时其速度大小增加为原来的2倍而方向不变，它飞出电场时的动能变为（ ）

A．4Ek B．4.25Ek C．5Ek D．8Ek

3．三颗人造地球卫星A、B、C在地球的大气层外沿如图所示的轨道做匀速圆周运动，已知mA = mB> mC，则三个卫星关系错误的是（ ） 4

A．线速度大小的关系是vA>vB=vC

B．周期关系是TA

C．向心力大小的关系是FA>FB>FC

D．向心加速度大小的关系是aA>aB>aC

4．关于速度、速度的变化量、加速度的关系,下列说法中正确的是（ ）

A．物体的加速度增大时,速度一定增大

B．物体的速度变化越大,加速度越大

C．物体的速度变化越快,加速度越大

D．物体的加速度不变,速度也不变

5．“通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。下列说法错误的是

A．汞原子基态和第一激发态的能级之差可能是4.9eV

B．KG间电压低于4.9V时，电流随电压增大而上升，是因为电子能量越高，越容易克服反向电压到达A极

C．KG间电压在5~10V之间时，出现电流随电压增大而上升的一段图线，是因为单位时间使汞原子发生跃迁的电子个数增加

D．即使KG间电压高于4.9V，电子也存在始终不与汞原子发生碰撞的可能性

6．中国北斗卫星导航系统(BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。预计2020年左右，北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图，已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动，a是地球同步卫星，则( ) 5

A．卫星a的角速度小于c的角速度

B．卫星a的加速度大于b的加速度

C．卫星a的运行速度大于第一宇宙速度

D．卫星b的周期大于24 h

二、多项选择题

7．图甲为一直角三角形劈，倾角∠abc=37°，ab长为2L，p为ab的中点，小物块从a点由静止释放沿ab滑到b时速度恰好为零，小物块与ap、pb两段斜面之间的动摩擦因数分别为μ1和μ2。现将劈顺时针旋转90°(如图乙所示)，小物块从b由静止释放，已知sin37°=0.6，c0s37°=0.8，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法正确的是

A．图甲中小物块通过ap、pb段克服摩擦力所做的功之比为l：l

B．μ1+μ2=1.5

C．图乙中小物块可能静止在b处

D．图乙中小物块滑到a处时的速度大小为

8．一列简谐横波，沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，在t=0时的波形图如图所示，则下列说法正确的是( )

A．此时x=1.25m处的质点正在做加速度减小的加速运动

B．x=0.7m处的质点比x=0.6m处的质点先运动到波峰的位置

C．x=0处的质点再经过0.05s时间可运动到波峰位置

D．x=0.3 m处的质点再经过0.08s可运动至波峰位置

E. x=1m处的质点在做简谐运动，其振动方程为y=0.4sin(10πt)(m) 6 9．已知x轴上电场方向与x轴方向平行，x轴上各点电势如图所示，x=0处电势为5V，一电子从x=-2cm处由静止释放，则下列说法正确的是

A．x=0处电场强度为零

B．电子在x=-2cm处的加速度小于电子在x=-1cm处的加速度

C．该电子运动到x=0处时的动能为3 eV

D．该电子不可能运动到x=2cm处

10．如图所示，倾角为的斜面体C置于水平地面上，小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，已知A、B、C都处于静止状态。则

A．B受到C的摩擦力一定不为零

B．C受到水平面的摩擦力一定为零

C．斜面体C有沿地面向右滑动的趋势，一定受到地面向左的摩擦力

D．将细绳剪断，若B物体依然静止在斜面上，此时水平面对C的摩擦力为0

三、实验题

11．如图，虚线PQ、MN间存在水平匀强电场，一带电粒子质量为m=2.0×10﹣11 kg、电荷量为q=+1.0×10﹣5 C，从a点由静止开始经电压为U=100V的电场加速后，经过b点垂直于匀强电场进入匀强电场中，从虚线MN的某点c （图中未画出）离开匀强电场时速度与电场方向成60°角．已知PQ、MN间距为20cm，带电粒子的重力忽略不计．求：

（1）水平匀强电场的场强E的大小；

（2）bc两点间的电势差Ubc ．

12．在探究“弹力和弹簧伸长的关系”时，小明同学用如图所示的实验装置进行实验将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上砝码盘通过改变盘中砝码的质量，测得实验数据如下：