高中物理向心力一
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高中物理向心力的知识点分析物理的知识点比较的多,而且比较难,学生需要多花费一点的时间去学习,下面店铺的小编将为大家带来高中物理的向心力的知识点介绍,希望能够帮助到大家。
高中物理向心力的知识点向心力的概念向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时,指向圆心(曲率中心)的合外力作用力。
向心力公式该定义式不需要推导,也不需要研究为什么这么定义。
向心力的方向:始终指向物体圆周运动的圆心位置。
补充:如果物体做的不是圆周运动,那么向心力指向微小圆弧所对应的圆心(曲率中心)。
向心力不是力“向心力”一词是从这种合外力作用所产生的效果而命名的。
这种效果可以由弹力、重力、摩擦力(及其他的力)等任何一力而产生,也可以由几个力的合力或其分力提供。
向心力的大小探究试验的具体操作步骤(1)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ω相同。
可以观测出,向心力的大小与质量有关,质量越大,所需的向心力就越大。
(2)换用两个质量相同的小球做实验,保持它们运动的半径相同。
可以观测出,向心力的大小与转动的快慢有关,角速度越大,所需向心力也越大。
(3)仍用两个质量相同的小球做实验,保持小球运动角速度相同。
可以观测出,向心力的大小与小球运动的半径有关,运动半径越大,所需的向心力越大。
实验表明,向心力的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系。
进一步还可以证明,匀速圆周运动所需的向心力公式为F=mrω²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,这个加速度的方向与向心力的方向相同,总指向圆心,叫做向心加速度。
对于某一确定的匀速圆周运动来说,m以及r、v的大小、ω都是不变的,所以向心力和向心加速度的大小不变,但向心力和向心加速度的方向却时刻在改变。
匀速圆周运动是瞬时加速度矢量的方向不断改变的运动,属于变加速运动的范畴。
向心力只改变方向却不改变速度的大小圆周运动属于曲线运动,在做圆周运动中的物体也同时会受到与其速度方向不同的合外力作用。
高中物理向心力公式推导
向心力公式是指一个物体在某一点处受到的向心力的大小。
这个公式可以用来求出一个物体在某一点处的运动轨迹。
向心力公式的推导过程如下:
1.首先,我们考虑一个物体在平面内运动,并设这个物体的质量
为m,在某一时刻的速度为v。
根据牛顿第二定律,这个物体受
到的力的大小为F=ma。
2.然后,我们考虑这个物体周围存在一个向心力,这个向心力的
大小为Fc,方向指向物体所在的圆心O。
同时,我们还假设这
个物体的速度方向与它与圆心O的距离r的方向正交。
3.接着,我们可以画出物体周围的力矩图,其中Fc指向圆心O,
F=ma指向物体运动的方向。
4.根据力矩公式,我们可以得到:Fcr=ma(r)。
5.接下来,我们可以把向心力Fc表示成两个分力的形式:
Fc=Fcosθ+Fsinxθ,其中θ为物体与圆心O的连线与水平方
向的夹角。
6.将Fc代入力矩公式,得到:(Fcosθ+Fsinxθ)r=ma(r)。
7.解出向心力Fc,得到:Fc=ma(r)/r。
高中物理向心力6个公式1. 向心加速度公式在物理学中,向心加速度是描述物体在圆周运动中受到的加速度。
它是一个向心力的度量,可以用来计算物体在圆周运动中的加速度。
向心加速度的公式为:a = v^2 / r其中,a代表向心加速度,v代表物体的线速度(即物体在圆周运动中的速度),r代表物体所处的圆周半径。
2. 向心力公式向心力是一个沿着物体运动方向指向圆心的力,它是使物体朝向圆心运动的力。
物体在圆周运动中,它的速度方向在不断改变,这是因为向心力在不断改变物体的速度方向。
向心力的公式为:F = m * a = m * v^2 / r其中,F代表向心力,m代表物体的质量,a代表向心加速度,v代表物体的线速度,r代表圆周半径。
3. 向心力与角速度的关系角速度是一个描述物体角运动的物理量,它指的是物体在单位时间内绕一个固定轴旋转的角度。
和向心力之间存在一定的关系。
向心力与角速度的关系公式为:F = m * ω^2 * r其中,F代表向心力,m代表物体的质量,ω代表角速度,r代表圆周半径。
4. 重力与向心力的关系在地球上,物体受到的向心力是由重力引起的。
当物体做圆周运动时,重力向心力平衡,使物体保持在圆周上运动。
重力与向心力的关系公式为:Fg = m * g = m * v^2 / r其中,Fg代表重力,m代表物体的质量,g代表重力加速度,v代表物体的线速度,r代表圆周半径。
5. 向心力与角频率的关系角频率是角速度的物理量之一,它指的是物体单位时间内绕一个固定轴旋转的圈数。
与向心力之间也存在一定的关系。
向心力与角频率的关系公式为:F = m * ω^2 * r其中,F代表向心力,m代表物体的质量,ω代表角频率,r代表圆周半径。
6. 向心力与转动惯量的关系转动惯量是一个描述物体转动惯性的物理量,它类似于物体的质量。
物体的转动惯量越大,其圆周运动时所受到的向心力也越大。
向心力与转动惯量的关系公式为:F = I * α,其中I代表物体的转动惯量,α代表物体的角加速度。
第六章 圆周运动2.向心力 第1课时 向心力【课标定向】1.通过实验,探究并了解匀速圆周运动向心力大小与半径、角速度、质量的关系。
2.能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。
【素养导引】1.理解向心力的概念及其特点、表达式。
(物理观念)2.通过比较,知道变速圆周运动的合力与向心力的大小与方向。
(科学思维) 3.利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
(科学探究)一、向心力定义 做匀速圆周运动的物体受到总指向圆心的合力方向 始终沿着半径指向圆心 特点 只改变速度的方向 效果力 根据力的作用效果命名表达式F n =m v 2r=m ω2r二、变速圆周运动和一般曲线运动 1.变速圆周运动合力的作用效果: 变速圆周运动的合力产生两个方向的效果:(1)跟圆周相切的分力F t :与物体运动的方向平行,改变线速度的大小。
(2)指向圆心的分力F n :与物体运动的方向垂直,改变线速度的方向。
2.一般曲线运动:(1)曲线运动:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动,称为一般的曲线运动,如图所示。
(2)处理方法:将曲线分割成为许多很短的小段,这样,质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。
[思考] 如图为公路自行车比赛中运动员正在水平路面上做匀速圆周运动。
若将运动员与自行车看成整体,则运动员转弯时所需向心力的来源如何?所受的合力方向及作用效果是什么?提示:运动员转弯时所需向心力由重力、支持力和地面对车轮的摩擦力的合力提供。
合力指向圆心,充当向心力,改变速度的方向。
如图,一辆汽车正匀速通过一段弯道公路。
判断以下问题:1.汽车受到的合力为零。
( ×)2.汽车做圆周运动的向心力由汽车的牵引力提供。
( ×)3.汽车做圆周运动的向心力既可以改变汽车速度大小,也可以改变汽车速度方向。
( ×)一、向心力的理解及来源分析如图所示,飞机在空中水平面内做匀速圆周运动;滑冰运动员在水平面内做匀速圆周运动。
高中物理向心力(集锦6篇)高中物理向心力第1篇教学内容分析:背景分析:向心力是人教版物理必修2第五章第6节内容。
教材中由牛顿运动定律和向心加速度引入的向心力;功能分析:在教学大纲中属于B段要求。
是本章的核心内容,又是天体运动的理论基础之一。
通过对本章节的教学可以提高学生把生活事例简化为物理模型的能力,复习旧知,强化受力分析能力,用学过的物理规律解释现实生活中的现象,提高学生学习兴趣。
结构分析:教材先由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力的概念,接着利用圆锥摆粗略验证向心力表达式,最后分析一般曲线运动和变速圆周运动中的向心力。
资源分析:可利用媒体展示现实中的圆周运动;可利用带细线的小球模拟现实中的圆周运动,完成初步的“实例——模型”的转化。
可以利用课件展示由实物到模型的过程更容易让学生接受、理解、掌握、运用、提高;可以利用实物投影给学生展示自我的机会,激发学生的学习兴趣;学生情况分析:知识储备情况:学生熟练掌握了受力分析的方法,能独立完成对物体的受力分析;已经学习过向心加速度的内容,知道向心加速度的表达式,方向;已经学习过牛顿第二定律,知道合力和加速度的关系。
学习中的自我监控:学会观察,从看到的现象中找到隐藏的规律;能独立完成学案内容,结合观察到的现象得出自己对指“向圆心的合力的理解”,并敢于发表自己的看法;懂得互助合作,且积极参与小组讨论。
教学目标:知识与技能:理解向心力的概念;知道向心力大小与那些因素有关,理解公式的确切含义,并能用来计算;会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析、讨论与圆周运动相关的物理现象;过程与方法:通过向心力概念的学习,知道从不同角度研究问题的方法;体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用情感态度和价值观:培养学生实事求是的科学态度;通过探究活动,使学生获得成功的喜悦,提高他们学习物理的兴趣和自信心;通过向心力和向心加速度概念的学习,认识实验对物理学研究的作用,体会物理规律与生活的联系。
高中物理【向心力的分析及表达式的应用】学案及练习题学习目标要求核心素养和关键能力1.理解向心力的概念,会分析向心力的来源。
2.掌握向心力大小的表达式,并会应用公式进行有关的计算。
3.能够建立圆周运动模型分析向心力的来源。
1.科学思维:(1)控制变量法分析讨论问题。
(2)微元的思想。
(3)实际问题模型化。
2.关键能力:(1)数学方法的应用。
(2)建模能力。
一 向心力1.定义:做匀速圆周运动的物体所受的指向圆心的合力。
2.大小:F n =m v 2r或F n =mω2r 。
3.方向:始终指向圆心,与线速度方向垂直。
4.来源(1)向心力是根据力的作用效果命名的。
(2)匀速圆周运动中向心力是由某个力或者几个力的合力提供的。
5.作用:改变线速度的方向。
二 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点1.变速圆周运动的合力不等于向心力,合力产生两个方向的效果,如图所示。
(1)跟圆周相切的分力F t :改变线速度的大小。
(2)指向圆心的分力F n :改变线速度的方向。
2.一般的曲线运动的处理方法(1)一般的曲线运动:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。
(2)处理方法:可以把曲线分割为许多很短的小段,质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分,分析质点经过曲线上某位置的运动时,可以采用圆周运动的分析方法来处理。
授课提示:对应学生用书第39页对向心力的理解如图所示,在线的一端系一个小球(请注意不要用较轻的球,如塑料球等),另一端牵在手中。
将手举过头顶,使小球在水平面内做圆周运动。
(1)运动中的小球受哪些力的作用?这些力的作用效果是什么?(2)改变小球转动的快慢、线的长度或球的质量,小球对手的拉力如何变化?提示:(1)运动中的小球受重力和绳子的拉力作用。
这两个力的合力提供小球做圆周运动的向心力。
(2)小球转动的越快,向心力越大,小球对手的拉力越大;线越长,向心力越大,小球对手的拉力越大;小球的质量越大,向心力越大,小球对手的拉力越大。
高中物理向心力讲解一、教学任务及对象1、教学任务本节课的教学任务是以高中物理中的向心力为主题,旨在帮助学生深入理解向心力的概念、性质及其在圆周运动中的作用。
通过讲解、示例和练习,使学生掌握向心力的计算方法,并能运用相关知识解决实际问题。
2、教学对象本节课的教学对象是高中二年级的学生,他们已经学习了力学基础知识,如牛顿运动定律、圆周运动等,具备了一定的物理基础和解决问题的能力。
在此基础上,学生需要进一步理解向心力的内涵,为后续学习更复杂的物理问题打下基础。
此外,针对不同学生的认知水平和学习兴趣,教学过程中将采取差异化教学策略,以激发学生的学习兴趣和积极性。
二、教学目标1、知识与技能(1)理解向心力的概念,掌握向心力的定义及其在圆周运动中的作用;(2)掌握向心力的计算方法,能运用向心力公式解决实际问题;(3)了解向心力与线速度、半径的关系,理解向心加速度的概念;(4)能够运用牛顿运动定律分析圆周运动中的向心力问题;(5)通过实例分析,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
2、过程与方法(1)通过引入生活中的实例,激发学生的兴趣,引导学生主动探究向心力的相关知识;(2)采用问题驱动的教学方法,引导学生思考问题、分析问题,培养学生的逻辑思维能力和解决问题的能力;(3)运用小组讨论、合作学习的方式,让学生在互动交流中掌握知识,提高沟通能力;(4)通过课堂练习和课后作业,巩固所学知识,培养学生的自主学习能力和独立思考能力;(5)利用多媒体教学手段,如动画、视频等,帮助学生形象地理解向心力的作用及其与圆周运动的关系。
3、情感,态度与价值观(1)培养学生对物理学科的兴趣和热情,激发学生的学习积极性;(2)通过探究向心力在生活中的应用,使学生认识到物理知识与现实生活的紧密联系,提高学生的科学素养;(3)培养学生的团队合作意识,让学生在合作学习过程中学会尊重他人、倾听他人意见;(4)引导学生树立正确的价值观,认识到科学技术对社会发展的推动作用,增强学生的社会责任感;(5)培养学生勇于面对困难、敢于挑战的精神,使学生在解决复杂物理问题时保持积极的态度。
高中物理向心力公式大全
物理是一门极其重要的学科,而高中物理的研究也是非常重要的。
其中,向心力公式尤为重要,它是物理学中常用的公式之一,广泛应用于重力、电场、磁场等物理领域。
那么,高中物理向心力公式大全是怎样的呢?
高中物理向心力公式大全主要包括以下几个公式:
1、牛顿定律:F=G×m1×m2/r²,其中F表示向心力,G表
示引力常数,m1、m2分别表示两个物体的质量,r表示两个
物体之间的距离。
2、电场向心力:F=k×q1×q2/r²,其中F表示向心力,k表
示电荷常数,q1、q2分别表示两个电荷的电量,r表示两个电
荷之间的距离。
3、磁场向心力:F=μ0×m1×m2/4π×r²,其中F表示向心力,μ0表示磁导率,m1、m2分别表示两个磁体的磁矩,r表示两
个磁体之间的距离。
4、电磁场向心力:F=μ0×q1×q2/4π×r²,其中F表示向心力,μ0表示磁导率,q1、q2分别表示两个电荷的电量,r表示两个电荷之间的距离。
5、弹性力向心力:F=k×x,其中F表示向心力,k表示弹性系数,x表示弹性变形的距离。
上述是高中物理向心力公式大全,在实际应用中,我们可以根据实际情况灵活运用这些公式。
高中物理向心力公式大全是一个非常重要的概念,其中各个公式,在物理学中都有着重要的意义。
因此,我们在研究物理时,一定要把这些公式熟记于心,以便在实际应用中灵活运用。
高中物理向心力教案3篇高中物理向心力教案3篇高中物理向心力教案1 一、教学目的1、物理知识方面:〔1〕理解匀速圆周运动是变速运动;〔2〕掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系;〔3〕初步掌握向心力概念及计算公式。
2、通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程,培养学生观察才能、抽象概括和归纳推理才能。
3、浸透科学方法的教育。
二、重点、难点分析^p向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点,也是难点。
通过生活实例及实验加强感知,打破难点。
三、教具1、转台、小伞;2、细绳一端系一个小球〔学生两人一组〕;3、向心力演示器。
四、主要教学过程〔一〕引入新课演示:将一粉笔头分别沿竖直向下、程度方向、斜向上抛出,观察运动轨迹。
复习提问:粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么?启发学生答复:速度方向与力的方向在同一条直线上,物体做直线运动;不在同一直线上,做曲线运动。
进一步提问:在曲线运动中,有一种特殊的运动形式,物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧〔用单摆演示〕,称为圆周运动。
请同学们列举实例。
〔学生举例教师补充〕电扇、风车等转动时,上面各个点运动的轨迹是圆大到宇宙天体如月球绕地球的运动,小到微观世界电子绕原子核的运动,都可看做圆周运动,它是一种常见的运动形式。
提出问题:你在跑400米过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜?铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道,为什么路面总是外侧高内侧低?可见,圆周运动知识在实际中是很有用的。
引入:物理中,研究问题的根本方法是从最简单的情况开始。
板书:匀速圆周运动〔二〕教学过程设计考虑:什么样的圆周运动最简单?引导学生答复:物体运动快慢不变。
板书:1、匀速圆周运动物体在相等的时间里通过的圆弧长相等,如机械钟表针尖的运动。
考虑:匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。
用什么物理量可以描绘匀速圆周运动的快慢?〔学生自由发言〕板书:2、描绘匀速圆周运动快慢的物理量恒量。
向心力一、向心力┄┄┄┄┄┄┄┄①1.定义:做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。
2.方向:始终指向圆心,与线速度方向垂直。
3.公式:F n =m v 2r 或F n =mω2r 或F n =m 4π2T2r 。
4.来源:(1)向心力是按照力的作用效果命名的。
(2)匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的合力,也可能是某个力的分力。
5.作用:产生向心加速度,改变线速度的方向。
[说明]根据向心加速度的表达式a n =v 2r =ω2r =4π2T2r =4π2n 2r =ωv ,结合牛顿第二定律F n =ma n 就可得到向心力表达式。
①[判一判]1.向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力(×) 2.向心力的方向时刻指向圆心,方向不断变化(√) 3.做圆周运动的物体其向心力大小不变,方向时刻变化(×) 4.向心力既可以改变速度的大小,也可以改变速度的方向(×) 5.物体做圆周运动的速度越大,向心力一定越大(×) 二、变速圆周运动和一般的曲线运动┄┄┄┄┄┄┄┄②1.变速圆周运动:线速度大小发生变化的圆周运动,做变速圆周运动的物体同时具有向心加速度和切向加速度。
2.一般的曲线运动(1)定义:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。
(2)研究方法:将一般的曲线运动分成许多很短的小段,质点在每一小段的运动都可以看做圆周运动的一部分。
[说明]对于变速圆周运动,F n =m v 2r =mω2r ,a n =v 2r=ω2r 仍可用。
②[填一填]荡秋千是小朋友很喜欢的游戏,当秋千向下荡时, (1)小朋友做的是________运动; (2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗?________________________________________________________________________ 解析:(1)秋千荡下时,速度越来越大,做的是变速圆周运动。
高中物理向心力公式高中物理-向心力公式引言:在我们的日常生活中,我们常常可以观察到很多物体沿着一个固定的轨道运动,例如地球围绕太阳的运动、月亮围绕地球的运动等。
这些运动都可以通过向心力来解释和描述。
向心力是指物体在做曲线运动时,由于受到某个中心的吸引或拉力而产生的一种力。
在高中物理中,我们学习了向心力的概念及其公式,下面我们就来详细了解一下。
一、向心力的概念向心力是指物体在做曲线运动时,由于受到某个中心的吸引或拉力而产生的一种力。
在向心力作用下,物体沿着曲线运动,而不是直线运动。
我们平时所说的离心力其实是向心力的一种特殊情况,即物体从一个中心点远离时所受到的力。
二、向心力的公式向心力的大小与物体的质量及其运动的速度有关。
在高中物理中,我们学习了向心力的公式:向心力 F = m * v^2 / r其中,F表示向心力的大小,m表示物体的质量,v表示物体的速度,r表示物体运动的半径。
三、向心力公式的推导向心力公式可以通过牛顿第二定律来推导得出。
根据牛顿第二定律,物体所受的合力等于物体的质量乘以加速度,即F = m * a。
对于做曲线运动的物体,其加速度的大小与向心加速度的大小相等,即a = v^2 / r。
代入牛顿第二定律的公式中,我们可以得到向心力公式 F = m * v^2 / r。
四、向心力的应用向心力是物体做曲线运动的重要原因,它在生活中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用例子:1. 卫星绕地球的运动:卫星在绕地球运动时,受到地球的引力作用,产生向心力,使得卫星保持在一个固定的轨道上。
2. 旋转木马的运动:旋转木马通过向心力使得乘坐者沿着一个圆形轨道进行旋转。
3. 车辆转弯时的力:当车辆在转弯时,由于受到地面对车辆的向心力作用,才能保持在弯道上。
4. 摩天轮的运动:摩天轮通过向心力使得乘坐者沿着一个圆形轨道上升或下降。
五、向心力的影响因素向心力的大小受到物体的质量、速度和运动半径的影响。
1. 质量:质量越大,向心力越大。
高一物理《向心力向心加速度》教案与学好高中物理的方法高一物理《向心力向心加速度》教案教学目标知识目标1、知道什么是向心力,什么是向心加速度,理解匀速圆周运动的向心力和向心加速度大小不变,方向总是指向圆心.2、知道匀速圆周运动的向心力和向心加速度的公式,会解答有关问题.能力目标培养学生探究物理问题的习惯,训练学生观察实验的能力和分析综合能力.情感目标培养学生对现象的观察、分析能力,会将所学知识应用到实际中去.教学建议教材分析教材先讲向心力,后讲向心加速度,回避了用矢量推导向心加速度这个难点,通过实例给出向心力概念,再通过探究性实验给出向心力公式,之后直接应用牛顿第二定律得出向心加速度的表达式,顺理成章,便于学生接受.教法建议1、要通过对物体做圆周运动的实例进行分析入手,从中引导启发学生认识到:做圆周运动的物体都必须受到指向圆心的力的作用,由此引入向心力的概念.2、对于向心力概念的认识和理解,应注意以下三点:第一点是向心力只是根据力的方向指向圆心这一特点而命名的,或者说是根据力的作用效果来命名的,并不是根据力的性质命名的,所以不能把向心力看做是一种特殊性质的力.第二点是物体做匀速圆周运动时,所需的向心力就是物体受到的合外力.第三点是向心力的作用效果只是改变线速度的方向.3、让学生充分讨论向心力大小,可能与哪些因素有关?并设计实验进行探究活动.4、讲述向心加速度公式时,不仅要使学生认识到匀速圆周运动是向心加速度大小不变,向心加速度方向始终与线速度垂直并指向圆心的变速运动,在这里还应把“向心力改变速度方向”与在直线运动中“合外力改变速度大小”联系起来,使学生全面理解“力是改变物体运动状态的原因”的含义,再结合无论速度大小或方向改变,物体都具有加速度,使学生对“力是物体产生加速度的原因”有更进一步的理解.教学设计方案向心力、向心加速度教学重点:向心力、向心加速度的概念及公式.教学难点:向心力概念的引入主要设计:一、向心力:(一)让学生讨论汽车急转弯时乘客的感觉.(二)展示图片1.链球做圆周运动需要向心力.〔全日制普通高级中学教科书(试验修定本必修)物理.第一册98页〕(三)演示实验:做圆周运动的小球受到绳的拉力作用.(四)让学生讨论,猜测向心力大小可能与哪些因素有关?如何探究?引导学生用“控制变量法”进行探索性实验.(用向心力演示器实验)演示1:半径r和角速度一定时,向心力与质量m的关系.演示2:质量m和角速度一定时,向心力与半径r的关系.演示3:质量m和半径r一定时,向心力与角速度的关系.给出进而得在 .(五)讨论向心力与半径的关系:向心力究竟与半径成正比还是反比?提醒学生注意数学中的正比例函数中的k应为常数.因此,若m、为常数据知与r成正比;若m、v为常数,据可知与r成反比,若无特殊条件,不能说向心力与半径r成正比还是成反比.二、向心加速度:(一)根据牛顿第二定律得:(二)讨论匀速圆周运动中各个物理量是否为恒量:v T f探究活动感受向心力在一根结实的细绳的一端拴一个橡皮塞或其他小物体,抡动细绳,使小物体做圆周运动(如图).依次改变转动的角速度、半径和小物体的质量.体验一下手拉细绳的力(使小球运动的向心力),在下述几种情况下,大小有什么不同:使橡皮塞的角速度增大或减小,向心力是变大,还是变小;改变半径r尽量使角速度保持不变,向心力怎样变化;换个橡皮塞,即改变橡皮塞的质量m,而保持半径r和角速度不变,向心力又怎样变化.做这个实验的时候,要注意不要让做圆周运动的橡皮塞甩出去,碰到人或其他物体.如何学好高中物理一、高、初中物理的差异首先要明确高中物理和初中物理的差异,之后才能有针对性地采取措施,改进学习方法。
高中物理:向心力【知识点的认识】一:向心力1.作用效果:产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小.2.大小:F n=ma n==mω2r=.3.方向:总是沿半径方向指向圆心,时刻在改变,即向心力是一个变力.4.来源:向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,甚至可以由一个力的分力提供,因此向心力的来源要根据物体受力的实际情况判定.注意:向心力是一种效果力,受力分析时,切不可在物体的相互作用力以外再添加一个向心力.二、离心运动和向心运动1.离心运动(1)定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动.(2)本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向.(3)受力特点:当F=mrω2时,物体做匀速圆周运动;当F=0时,物体沿切线方向飞出;当F<mrω2时,物体逐渐远离圆心,F为实际提供的向心力.如图所示.2.向心运动当提供向心力的合外力大于做圆周运动所需向心力时,即F>mrω2,物体渐渐向圆心靠近.如图所示.注意:物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用,而是物体惯性的表现,物体做离心运动时,并非沿半径方向飞出,而是运动半径越来越大或沿切线方向飞出.【重要知识点分析】1.圆周运动中的运动学分析(1)对公式v=ωr的理解当r 一定时,v 与ω成正比.当ω一定时,v 与r 成正比.当v 一定时,ω与r 成反比.(2)对a ==ω2r =ωv 的理解在v 一定时,a 与r 成反比;在ω一定时,a 与r 成正比.2.匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较项目匀速圆周运动非匀速圆周运动运动性质是速度大小不变,方向时刻变化的变速曲线运动,是加速度大小不变而方向时刻变化的变加速曲线运动是速度大小和方向都变化的变速曲线运动,是加速度大小和方向都变化的变加速曲线运动加速度加速度方向与线速度方向垂直.即只存在向心加速度,没有切向加速度由于速度的大小、方向均变,所以不仅存在向心加速度且存在切向加速度,合加速度的方向不断改变向心力【命题方向】(1)第一类常考题型是对圆周运动中的传动问题分析:一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面,圆锥筒固定,有质量相等的小球A 和B 沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,A 的运动半径较大,则()A .球A 的线速度等于球B 的线速度B .球A 的角速度等于球B 的角速度C .球A 的运动周期等于球B 的运动周期D .球A 对筒壁的压力等于球B 对筒壁的压力分析:对AB 受力分析,可以发现它们都是重力和斜面的支持力的合力作为向心力,并且它们的质量相等,所以向心力的大小也相等,再根据线速度、加速度和周期的公式可以做出判断.解:A、如右图所示,小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动.由于A和B的质量相同,小球A和B在两处的合力相同,即它们做圆周运动时的向心力是相同的.由向心力的计算公式F=m,由于球A运动的半径大于B球的半径,F和m相同时,半径大的线速度大,所以A错误.B、又由公式F=mω2r,由于球A运动的半径大于B球的半径,F和m相同时,半径大的角速度小,所以B错误.C、由周期公式T=,所以球A的运动周期大于球B的运动周期,故C错误.D、球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力,所以D正确.故选D.点评:对物体受力分析是解题的关键,通过对AB的受力分析可以找到AB的内在的关系,它们的质量相同,向心力的大小也相同,本题能很好的考查学生分析问题的能力,是道好题.(2)第二类常考题型是对圆周运动中的动力学问题分析:如图所示,质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆轨道上做圆周运动.圆半径为R,小球经过圆环最高点时刚好不脱离圆轨.则其通过最高点时()A.小球对圆环的压力大小等于mgB.小球受到的向心力等于重力C.小球的线速度大小等于D.小球的向心加速度大小等于g分析:小球经过圆环最高点时刚好不脱离圆环,知轨道对小球的弹力为零,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出小球的速度.解:A、因为小球刚好在最高点不脱离圆环,则轨道对球的弹力为零,所以小球对圆环的压力为零.故A错误.B、根据牛顿第二定律得,mg=m=ma,知向心力不为零,线速度v=,向心加速度a=g.故B、C、D正确.故选BCD.点评:解决本题的关键知道在最高点的临界情况,运用牛顿第二定律进行求解.(3)第二类常考题型是对圆周运动的绳模型与杆模型分析:如图,质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1m,小杯通过最高点的速度为4m/s,g取10m/s2.求:(1)在最高点时,绳的拉力?(2)在最高点时水对小杯底的压力?(3)为使小杯经过最高点时水不流出,在最高点时最小速率是多少?分析:(1)受力分析,确定圆周运动所需要的向心力是由哪个力提供的;(2)水对小杯底的压力与杯子对水的支持力是作用力与反作用力,只要求出杯子对水的支持力的大小就可以了,它们的大小相等,方向相反;(3)物体恰好能过最高点,此时的受力的条件是只有物体的重力作为向心力.解:(1)小杯质量m=0.5kg,水的质量M=1kg,在最高点时,杯和水的受重力和拉力作用,如图所示,=(M+m)g+T﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①合力F合=(M+m)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②圆周半径为R,则F向F合提供向心力,有(M+m)g+T=(M+m)所以细绳拉力T=(M+m)(﹣g)=(1+0.5)(﹣10)=9N;(2)在最高点时,水受重力Mg和杯的压力F作用,如图所示,=Mg+F合力F合=M圆周半径为R,则F向F合提供向心力,有Mg+F=M所以杯对水的压力F=M(﹣g)=1×(﹣10)=6N;根据牛顿第三定律,水对小杯底的压力为6N,方向竖直向上.(3)小杯经过最高点时水恰好不流出时,此时杯对水的压力为零,只有水的重力作为向心力,由(2)得:Mg=M解得v==m/s=.答:(1)在最高点时,绳的拉力为9N;(2)在最高点时水对小杯底的压力为6N;(3)在最高点时最小速率为.点评:水桶在竖直面内做圆周运动时向心力的来源是解决题目的重点,分析清楚哪一个力做为向心力,再利用向心力的公式可以求出来,必须要明确的是当水桶恰好能过最高点时,只有水的重力作为向心力,此时水恰好流不出来.【解题方法点拨】1.圆周运动中的运动学规律总结在分析传动装置中的各物理量时,要抓住不等量和相等量的关系,具体有:(1)同一转轴的轮上各点角速度ω相同,而线速度v=ωr与半径r成正比.(2)当皮带(或链条、齿轮)不打滑时,传动皮带上各点以及用皮带连接的两轮边沿上的各点线速度大小相等,而角速度ω=与半径r成反比.(3)齿轮传动时,两轮的齿数与半径成正比,角速度与齿数成反比.2.圆周运动中的动力学问题分析(1)向心力的确定①确定圆周运动的轨道所在的平面及圆心的位置.②分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力,该力就是向心力.(2)向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加向心力.(3)解决圆周运动问题步骤①审清题意,确定研究对象;②分析物体的运动情况,即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等;③分析物体的受力情况,画出受力示意图,确定向心力的来源;④根据牛顿运动定律及向心力公式列方程.3.竖直平面内圆周运动的绳模型与杆模型(1)在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等),称为“绳(环)约束模型”,二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等),称为“杆(管道)约束模型”.(2)绳、杆模型涉及的临界问题.绳模型杆模型常见类型均是没有支撑的小球均是有支撑的小球过最高点的临界条件由mg=m得v临=由小球恰能做圆周运动得v临=0讨论分析(1)过最高点时,v≥,FN+mg=m,绳、轨道对球产生弹力F N;(2)不能过最高点时,v<,在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道;(1)当v=0时,F N=mg,F N为支持力,沿半径背离圆心;(2)当0<v<时,﹣F N+mg=m,F N背向圆心,随v的增大而减小;(3)当v=时,F N=0;(4)当v>时,F N+mg=m,F N指向圆心并随v的增大而增大;。
§5.6向心力(一)【学习目标】1.了解向心力概念,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。
4.从牛顿第二定律角度理解向心力的表达式。
5.初步了解“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理。
6.会测量、分析实验数据,获得实验结论。
【新知预习】一、向心力:1.定义:2.由向心加速度常用的三个公式r v a n 2= 、r a n ⋅=2ω和r T a n 224π=得到向心力的三个常用公式是 具体到某个问题,用哪一个公式,要具体问题具体分析.3.向心力的作用:【导析探究】向心力来源探究1. 圆锥摆(1)甲图所示,圆锥摆圆心是A .悬点OB .悬点O 在纸面上的投影点C(2)圆锥摆的半径是A .摆长LB .高度OC C .摆长L 在纸面上的投影长度r(3)在圆锥摆中充当向心力的是A .拉力B .拉力与重力的合力C .拉力在水平方向的分力(4)θ表示摆线与竖直方向的夹角,ω表示圆锥摆的角速度,T 表示周期,请推导L g2cos ωθ=和LgT 224cos πθ= 2.地球绕太阳公转(1)地球绕太阳公转的圆心是 (A.地球,B.太阳)(2)地球绕太阳公转的轨迹半径A. 地球半径B.太阳半径C.地球到太阳的距离D.都不是(3)提供给地球绕太阳公转的向心力是A .太阳对地球的引力B .地球对太阳的引力(4)地球直径为1.28×107m ,太阳直径1.4×109m 地球到太阳距离为1.5×1011m .地球质量为6.0×1024kg 太阳对地球的引力是多少?3.类圆锥摆把一个小球放在玻璃漏斗中,晃动漏斗,可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动.甲是情景图,乙是平面视图.(1)根据乙图填空:圆心是 ,半径是 .(2)在乙图中画出小球的受力图,并指出小球做匀速圆周运动所需的向心力是由什么力提供的?(3)若θ=∠ABC ,AB 距离为L,则小球在水平面转动周期T为4.质点相对圆盘静止,随圆盘做匀速圆周运动丙图是情景草图,丁图是平面视图.(1)根据丁图填空:圆心是 ,半径是 .(2)以大地为参考系,(图示位置)小物块速度方向 .以圆盘为参考系,小物块速度大为 .(3)关于圆盘与小物块之间的摩擦力有三种意见:小张认为静摩擦力方向由A指向C,理由是,只能是静摩擦力充当向心力;小李认为静摩擦力方向垂直纸面向外,理由是小物块运动趋势方向是垂直纸面向内;小王认为没有静摩擦力,理由是物块与圆盘间既没有运动也没有运动趋势.你支持谁的观点?(4)根据你的观点在丁图中画出小物块的受力图.若圆盘角速度为4rad/s,CA 为0.10m 小物块质量为0.10kg ,求小物块受到的静摩擦力的大小和方向.【当堂检测】1.如图所示,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相等的小球A 和B ,在各自不同的水平面做匀速圆周运动,以下说法正确的是( )A. 线速度 V A > V BB. 角速度ωA > ωBC.加速度 a A = a BD.压力N A > N B7.如图所示,质量相等的A 、B 两物块放在匀速转动的水平圆盘上,随圆盘一起做匀速圆周运动,则关于它们所受的摩擦力f 、线速度v 、周期T 、角速度ω,正确的是( )A .B A f f > B .B A v v <C .B A T T =D .B A ωω>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.已知某种金属的极限频率为γ0,现用频率3γ0的光照射此金属板,所产生光电子的最大初动能为(h 为普朗克常量)( )A.4hγ0B.3hγ0C.2hγ0D.hγ02.如图所示,质量分别为m A和m B的物体A、B用细绳连接后跨过滑轮,A静止在倾角为45°的斜面上,B 悬挂着.已知m A=2m B,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°增大到50°,系统仍保持静止.下列说法中正确的是A.绳子对A的拉力将增大B.物体A对斜面的压力将增大C.物体A受到的静摩擦力增大D.物体A受到的静摩擦力减小3.如图所示,在直角坐标系xOy平面内存在一正点电荷Q,坐标轴上有A、B、C三点,OA=OB=BC=a,其中A点和B点的电势相等,O点和C点的电势相等,静电力常量为k,则下列说法正确的是()A.点电荷Q位于O点B.O点电势比A点电势高C.C点的电场强度大小为D.将某一正试探电荷从A点沿直线移动到C点,电势能一直减小4.在光滑水平面上有一质点处于静止状态,现施加一水平力F,力F随时间t按如图所示的余弦函数变化,则下列说法正确的是A.在0〜4s内,力F做功为零B.第2s末,质点的加速度最大C.第4s末,质点的速度最大D.在2s〜4s内,质点做加速运动5.小船渡河时,船头指向始终垂直于河岸,到达河中央恰逢上游水电站泄洪,使水流速度变大,若小船保持划船速度不变继续渡河,下列说法正确的是()A.小船要用更长的时间才能到达对岸B.小船到达对岸时间不变,但位移将变大C.因小船船头始终垂直河岸航行,故所用时间及位移都不会变化D.因船速与水速关系未知,故无法确定渡河时间及位移的变化6.如图所示,光滑绝缘半球形的碗固定在水平地面上,可视为质点的带电小球1、2的电荷分别为Q1、Q2,其中小球1固定在碗底A点,小球2可以自由运动,平衡时小球2位于碗内的B位置处,如图所示.现在改变小球2的带电量,把它放置在图中C位置时也恰好能平衡,已知AB弦是AC弦的两倍,则()A.小球在C位置时的电量是B位置时电量的一半B.小球在C位置时的电量是B位置时电量的四分之一C.小球2在B点对碗的压力大小等于小球2在C点时对碗的压力大小D.小球2在B点对碗的压力大小大于小球2在C点时对碗的压力大小二、多项选择题7.(1) 如图所示,阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间,射线管的A端接在直流高压电源的______极,射线管的B端接在直流高压电源的______极(填:“正”或“负”)。
此时,荧光屏上的电子束运动轨迹________偏转(填“向上”、“向下”或“不”)。
(2)在一个匀强电场中有M、N、P三点,它们的连线组成一个直角三角形,如图所示。
MN = 4cm,MP = 5cm,当把电量为-2×10-9C的点电荷从M点移至N点时,电场力做功为8×10-9J,而从M点移至P点时,电场力做功也为8×10-9J。
则电场的方向为________,电场强度的大小为________V/m。
8.如图所示,相距为L的两条足够长的平行金属导轨右端连接有一定值电阻R,整个装置被固定在水平地面上,整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,两根质量均为m,电阻都为R,与导轨间的动摩擦因数都为μ的相同金属棒MN、EF垂直放在导轨上.现在给金属棒MN施加一水平向左的作用力F,使金属棒MN从静止开始以加速度a做匀加速直线运动,若重力加速度为g,导轨电阻不计,最大静摩擦力与滑动摩擦力相等.则下列说法正确的是( )A.从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动的过程中,两金属棒的发热量不相等B.从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为C.若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T,则此过程中流过电阻R的电荷量为D.若从金属棒MN开始运动到金属棒EF开始运动经历的时间为T,则金属棒EF开始运动时,水平拉力F 的瞬时功率为P=(ma+μmg)aT9.如用所示为远距离输电的电路示图,升压变压器和降压变压器均为理想变压器,用户得到的功率为P。
已知升压变压器原副线圈的匝数分别为、,电流分别为、,电压分别为、,输电线的总电阻为R,则下列关系正确的是A.B.C.D.10.如图所示,绝缘容器内部为长方体空腔,容器内盛有NaCl的水溶液,容器上下端装有铂电极A和C,置于与容器表面垂直的匀强磁场中,电键K闭合前容器两侧P、Q两管中液面等高,闭合电键后A.M处氯离子浓度大于N处氯离子浓度B.N处电势高于M处电势C.M处电势高于N处电势D.P管中液面高于Q管中液面三、实验题11.跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当速度达到50 m/s时打开降落伞,伞张开后运动员就以5 m/s2 的加速度做匀减速直线运动,到达地面时为5m/s,(g取10 m/s2)求(1)运动员做自由落体运动的时间?(2)运动员做匀减速直线运动的时间?(3)运动员离开飞机时,距地面的高度?(4)自由落体运动过程中最后2s下落的高度?12.某同学在实验室找到一只电压表:表盘刻度线清晰,刻度值、量程、内阻均无法识别,于是该同学做了如下实验:实验名称:用多用电表粗测电压表的内阻和量程。
实验步骤:(1)给多用电表换上新电池:电动势9V。
(2)将红、黑表笔分别插入多用电表的___________ (填“+、-”或“-、+”)插孔。
(3)将多用电表的选择开关拨到×100Ω挡,然后将___________,进行欧姆调零;断开两表笔。
(4)将多用电表的红、黑表笔分别与电压表的___________ (填“正、负”或“负、正”)接线柱相连,观察发现多用电表指针偏转角过小;断开两表笔。
(5)将选择开关拨到___________ (填“×10”或“×1kΩ”)挡,重新进行欧姆调零;断开两表笔。
(6)再次将多用电表的红、黑表笔分别与电压表的接线柱正确相连,观察发现多用电表指针位置如图甲所示,电压表指针位置如图乙所示;断开两表笔。
(7)图甲中多用电表欧姆挡的读数为___________Ω,欧姆挡的内阻为___________Ω;图乙中电压表的读数为___________格。
(8)本实验所测电压表内阻约为___________Ω,电压表量程为___________V(此空结果保留2位有效数字)。
四、解答题13.如图所示,上端带卡环的绝热圆柱形气缸竖直放置在水平地面上,气缸内部被质量均为m的活塞A和活塞B分成高度相等的三个部分,下边两部分封闭有理想气体P和Q,活塞A导热性能良好,活塞B绝热。
两活塞均与气缸接触良好,活塞厚度不计,忽略一切摩擦。