向心力 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

6.2向心力游樂場(chǎng)里有各種有趣的游戲項(xiàng)目?？罩酗w椅因其刺激性而深受很多年輕人的喜愛。飛椅與人一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點(diǎn)？問題？做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷變化，說明物體一定受到了力的作用。那么迫使物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力的方向有何特點(diǎn)呢？如圖6.2-1小球在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)始終受到繩子的拉力作用月球之所以圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)槭艿街赶虻匦牡囊Π霃綀A心1.定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體產(chǎn)生向心加速度的原因是它受到了指向

，這個(gè)合力叫做向心力.2.方向：始終沿著

指向

.3.表達(dá)式：(1)Fn＝

.(2)Fn＝

.4.向心力是根據(jù)力的

來命名的，凡是產(chǎn)生向心加速度的力，不管屬于哪種性質(zhì)，都是向心力.一、向心力圓心的合力mω2r作用效果一、對(duì)向心力的理解導(dǎo)學(xué)探究1.如圖3所示，用細(xì)繩拉著小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若小球的線速度為v，運(yùn)動(dòng)半徑為r，是什么力產(chǎn)生的向心加速度？該力的大小、方向如何？小球運(yùn)動(dòng)的速度v增大，繩的拉力大小如何變化？圖3答案

產(chǎn)生向心加速度的力是小球受到的重力、支持力和繩的拉力的合力.合力等于拉力，大小為F＝man＝

方向指向圓心.v增大，繩的拉力增大.答案2.若月球繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω，月地距離為r，是什么力產(chǎn)生的加速度？該力的大小、方向如何？答案答案向心加速度an＝ω2r，是地球?qū)υ虑虻囊Ξa(chǎn)生的加速度，引力的大小為F＝man＝mω2r，方向指向地心.向心力的理解1.向心力：使物體做圓周運(yùn)動(dòng)的指向圓心的合力.2.向心力大?。篎n＝man＝3.向心力的方向無論是否為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力總是沿著半徑指向圓心，方向時(shí)刻改變，故向心力是變力.4.向心力的作用效果——改變線速度的方向.由于向心力始終指向圓心，其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小.知識(shí)深化二、向心力來源的分析導(dǎo)學(xué)探究分析下列幾種圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力分別由什么力提供.圖4(1)地球繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)(如圖4甲).答案答案

太陽對(duì)地球的引力.(2)圓盤上物塊隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(如圖乙).答案

物塊受到的靜摩擦力(也可以說是物塊所受重力、支持力、靜摩擦力的合力).(3)在光滑漏斗內(nèi)壁上，小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(如圖丙).答案答案

漏斗對(duì)小球的支持力和小球所受重力的合力.(4)小球在細(xì)線作用下，在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)(如圖丁).答案

向心力由細(xì)線的拉力在水平面內(nèi)的分力提供.1.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力一定是向心力；在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力沿半徑方向的分力提供向心力.2.向心力是按力的作用效果命名的，充當(dāng)向心力的力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是合力或分力.應(yīng)明確各種情況下向心力的來源.知識(shí)深化運(yùn)動(dòng)模型飛機(jī)在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)火車轉(zhuǎn)彎圓錐擺向心力的來源圖示運(yùn)動(dòng)模型飛車走壁汽車在水平路面轉(zhuǎn)彎水平轉(zhuǎn)臺(tái)向心力的來源圖示三、向心力的來源3．常見向心力來源實(shí)例(1)“向心力”可能是重力(萬有引力)，如圖甲所示．人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，衛(wèi)星受到的萬有引力提供向心力．(2)“向心力”可能是彈力，如圖乙所示．物體在光滑平面上，在繩的拉力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，拉力(彈力)提供向心力．(3)“向心力”可能是摩擦力，如圖丙所示．物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，摩擦力提供向心力．(4)“向心力”可能是重力、彈力的合力沿半徑方向的分力，如圖丁所示．?dāng)[球做變速圓周運(yùn)動(dòng)，擺線的拉力與重力在擺線方向的分力共同提供向心力．四、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)仔細(xì)觀察運(yùn)動(dòng)員擲鏈球時(shí)的動(dòng)作，結(jié)合手握繩子使沙袋加速轉(zhuǎn)動(dòng)的體會(huì)，思考一下：我們使沙袋加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繩子牽引沙袋的方向與沙袋運(yùn)動(dòng)的方向垂直嗎？這也就是說，它所受的合力并不嚴(yán)格指向運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心。如圖所示是做圓周運(yùn)動(dòng)的沙袋正在加速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。O是沙袋運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，F(xiàn)是繩對(duì)沙袋的拉力。F產(chǎn)生的是怎樣的作用效果？可以把F分解為兩個(gè)相互垂直的分力：跟圓周相切的分力Ft和指向圓心的分力Fn。Ft與沙袋運(yùn)動(dòng)的速度同向，使得沙袋的速度越來越大；Fn指向圓心，提供沙袋做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，改變沙袋速度的方向。合力提供向心力的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力同時(shí)提供向心力和切向力的圓周運(yùn)動(dòng)就是變速圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運(yùn)動(dòng)，可以稱為一般的曲線運(yùn)動(dòng)。盡管這時(shí)曲線各個(gè)位置的彎曲程度不樣，但在研究時(shí)，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點(diǎn)在每小段的運(yùn)動(dòng)都可以看作圓周運(yùn)動(dòng)的一部分（如下圖）這樣，在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法來處理了。課堂達(dá)標(biāo)1.如圖所示,玻璃球沿碗的內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(忽略摩擦),這時(shí)球受到的力是()A.重力和向心力B.重力和支持力C.重力、支持力和向心力D.重力B2.如圖所示,物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(dòng),圖中c方向沿半徑指向圓心,a方向與c方向垂直。當(dāng)轉(zhuǎn)盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是()A.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),P受摩擦力方向?yàn)閏B.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),P不受轉(zhuǎn)盤的摩擦力C.當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),P受摩擦力方向可能為aD.當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),P受摩擦力方向可能為bA3.繩子的一端拴一重物,用手握住另一端,使重物在光滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列判斷正確的是()A.若每秒轉(zhuǎn)數(shù)相同,則繩短時(shí)易斷B.若