必修 第二册2 向心力教案

向心力

一、把握基础知识

1．向心力

(1)定义：做匀速圆周运动的物体受到         的合力。

(2)方向：始终指向     ，与       方向垂直。

(3)公式：Fn＝     或Fn＝      。

(4)来源：

①向心力是按照力的         命名的。

②匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的     ，也可能是某个力的分力。

(5)作用：产生           ，改变线速度的方向。

2．实验验证

(1)装置：细线下面悬挂一个钢球，用手带动钢球使它在某个水平面内做                          ，组成一个圆锥摆，如图所示。

(2)求向心力：

①可用Fn＝    计算钢球所受的向心力。

②可计算     和         的合力。

(3)结论：代入数据后比较计算出的向心力Fn和钢球所受合力F的大小，即可得出结论：钢球需要的       等于钢球所受外力的    。

答案：指向圆心、圆心、线速度、m、mω2r 、作用效果、合力、向心加速度、匀速圆周运动、m、重力、细线拉力、向心力、合力

二、重难点突破

1．对向心力的理解

(1)向心力的作用效果是只改变速度方向不改变速度大小。它不是具有特定性质的某种力，任何性质的力都可以作为向心力。受力分析时不分析向心力。

(2)向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力。

2．向心力的来源

在匀速圆周运动中合外力一定是向心力；非匀速圆周运动中，沿半径方向的合外力提供向心力。在圆周运动中，充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力。对各种情况下向心力的来源应明确。

101小贴士

(1)向心力是按效果命名的力，由某一个力或者几个力的合力、某个力的分力提供，不是物体的真实受力，对物体受力分析时不能考虑向心力。

(2)向心力公式Fn＝m或Fn＝mω2r不仅适用于匀速圆周运动，也适用于变速圆周运动或一般的曲线运动。

趁热打铁：

关于做匀速圆周运动的物体所受的向心力，下列说法正确的是 (　　)

A．向心力是一个恒力

B．因向心力指向圆心，且与线速度垂直，所以它不能改变线速度的大小

C．向心力是物体所受的合力

D．向心力和向心加速度的方向都是不变的

解析：做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的合力，由于指向圆心，且与线速度垂直，故不能改变线速度的大小，只能改变线速度的方向；向心力虽大小不变，但方向时刻改变，不是恒力，由此产生的向心加速度也是变化的。所以A、D错误，B、C正确。

答案：BC

三、对应考点一： 向心力及其来源

[例]  一圆台可绕通过圆台中心O且垂直于台面的竖直轴转动。在圆台上放置一小木块A，它随圆台一起做匀速圆周运动，如图所示，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是 (　　)

A．木块A受重力、支持力和向心力作用

B．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向与木块运动方向相反

C．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向与木块运动方向相同

D．木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，静摩擦力的方向指向圆心

[思路点拨]　解答本题时可按以下思路分析：

[解析]　物体A在水平圆盘上，受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，且两力是一对平衡力。由于A随圆盘一起做匀速圆周运动，故其必须有向心力作用，所以A必定受到静摩擦力作用，静摩擦力一定指向圆心且等于向心力；故D对，B、C错。向心力不是物体受到的力，是木块A受重力、支持力和静摩擦力的合力，故A错。

[答案]　D

规律方法：

静摩擦力的方向，可能与物体运动方向相同，可能相反，也可能不在同一条直线上。本题木块受到的静摩擦力方向与物体运动方向垂直。

跟踪练习：

1.如图所示，一小球用轻绳悬挂于O点，将其拉离竖   直位置一个角度后释放， 则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是               (　　)

A．绳的拉力

B．重力和绳的拉力的合力

C．重力和绳的拉力的合力沿绳方向的分力

D．绳的拉力和重力沿绳方向的分力的合力

解析：小球受重力和绳子的拉力作用，向心力是指向圆心方向的合力。因此，可以说向心力是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以说向心力是各力沿绳方向的分力的合力，C、D正确。

答案：CD