向心力+高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

6.2向心力1.理解向心力的概念及其表達式的確切含義。2.感受影響向心力大小的因素，通過實驗探究它們之間的關(guān)系。3.掌握向心力的表達式，能夠計算簡單情境中的向心力。4.知道變速圓周運動和一般曲線運動的分析方法。這就是我們今天將要學(xué)習(xí)的問題。勇敢者轉(zhuǎn)盤，空中飛椅，它們與人一起做勻速圓周運動。你知道它們在運動過程中所受合力的方向有什么特點嗎？一、向心力1.定義：

做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力。符號：FN2.方向：與速度方向垂直，時刻指向圓心，是變力。3.作用效果：改變速度的方向。OFFFvvvO

如圖所示的兩個小球都在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，請對小球進行受力分析。mgNmgN思考：小球受重力、彈力那向心力從哪里來呢？向心力的施力物體又是什么物體呢？向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為具有某種性質(zhì)的力來命名的。它是由某個力或者幾個力的合力提供的，是根據(jù)力的作用效果命名的。只能表述為什么力提供向心力，不能說物體受到向心力。mgmgNN可以這樣表述：物體所受重力和彈力的合力充當(dāng)向心力；或者物體所受支持力在水平方向上的分力充當(dāng)向心力。4.向心力的來源滾筒洗衣機中物體隨滾筒一起勻速轉(zhuǎn)動在水平面內(nèi)做勻速圓周運動（不計摩擦）物體所受重力、摩擦力和支持力的合力充當(dāng)向心力玻璃球所受重力和內(nèi)壁的支持力的合力充當(dāng)向心力小物塊在轉(zhuǎn)臺上做勻速圓周運動小物塊所受靜摩擦力充當(dāng)向心力判斷：1、做勻速圓周運動的物體所受合力提供向心力。（）2、向心力總是指向圓心。（

）3、向心力一定和速度方向垂直。（

）4、向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。（

）5、向心力的作用是改變物體的速度。（）√√√√×實驗步驟：（1）在繩子的一端拴一個小沙袋，另一端握在手中，將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做圓周運動。沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。（2）保持沙袋轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度不變，改變沙袋的質(zhì)量感受向心力的變化。（3）保持繩的長度和沙袋的質(zhì)量不變，改變沙袋轉(zhuǎn)動的速度感受向心力的變化。（4）保持沙袋的質(zhì)量和沙袋轉(zhuǎn)動的速度不變，改變繩的長度，感受向心力的變化。感受向心力做一做實驗器材：繩子、小沙袋r二、向心力的大小實驗結(jié)論：做圓周運動的物體所受向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑等因素有關(guān)系。向心力的大小與物體的質(zhì)量、速度、軌道半徑有什么樣關(guān)系呢？我們可以通過向心力演示器對此進行更深入的研究。實驗探究向心力大小的表達式1.實驗器材：向心力演示器、兩個質(zhì)量相同的鋼球和一個質(zhì)量小的鋁球。向心力演示器124358762.向心力演示器的構(gòu)造勻速轉(zhuǎn)動手柄1、變速塔輪2和3、長槽4和短槽5、橫臂6、彈簧測力套筒7、標(biāo)尺8。3.原理勻速轉(zhuǎn)動手柄，使變速塔輪以及長槽和短槽和槽內(nèi)的的小球隨之勻速轉(zhuǎn)動，使小球做勻速圓周運動的向心力由橫臂的擋板對小球的壓力提供。球?qū)醢宓姆醋饔昧?，通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力套筒下降，從而露出標(biāo)尺。根據(jù)標(biāo)尺上露出的紅白相間等分標(biāo)記，可以粗略計算出兩個球所受向心力的比值。4、實驗步驟（1）向心力與質(zhì)量關(guān)系讓鋼球與鋁球的質(zhì)量之比為2:1。將鋼球和鋁球分別放在相同半徑處，搖動手柄。觀察套桶露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。其他條件相同的條件下，質(zhì)量越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大（2）向心力與角速度的關(guān)系將兩個質(zhì)量相同的小鋼球放在相同半徑處。皮帶套在兩個半徑為2:1的塔輪上，轉(zhuǎn)動手柄觀察套筒露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。其他條件相同的條件下，角速度越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大。（3）向心力與半徑的關(guān)系將兩個質(zhì)量相同的鋼球分別放在不同半徑處。搖動手柄觀察套筒露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。其他條件相同的條件下，半徑越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大。精確的實驗表明，向心力的大小可以表示為：Fn

＝mω2r由：v=ωr得

三、變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點1.當(dāng)沿圓周運動的物體所受的合力不指向圓心時，物體做變速圓周運動。2.物體做變速圓周運動時：當(dāng)合外力與速度夾銳角時，物體線速度增加

當(dāng)合外力與速度夾鈍角時，物體線速度減小

向心分力Fn

，與速度方向垂直，只改變線速度方向。切向分力Fτ，與速度方向共線改變線速度的大小。OFn

F合運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，可以稱為一般曲線運動。r1r2研究方法：把一般曲線分割為許多極短的小段，每一段都可以看作一小段圓弧。這些圓弧的彎曲程度不一樣，表明它們具有不同的曲率半徑。在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時可以采用圓周運動的分析方法進行處理。3.一般曲線運動1.(多選)下面關(guān)于向心力的敘述中，正確的是（

）A.向心力的方向始終沿著半徑指向圓心，所以是一個變力B.做勻速圓周運動的物體，除了受到別的物體對它的作用力外，還一定受到一個向心力的作用C.向心力可以是重力、彈力、摩擦力中的某個力，也可以是這些力中某幾個力的合力，或者是某一個力的分力D.向心力只改變物體速度的方向，不改變物體速度的大小BCD2.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體，物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動，物體所需的向心力由下面哪個力來提供()A.重力 B.彈力C.靜摩擦