向心力 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修二

回顧:問題2.做勻速圓周運動的物體合力為0嗎？6.2向心力問題1:什么是勻速圓周運動？問題3.做勻速圓周運動的物體受到哪些力？其合力方向、大小有何特點？生活中例子有哪些？一個小球在細線的牽引下,繞光滑桌面上的圖釘做勻速圓周運動。勻速圓周運動實例分析11.小球受到哪些力？合力方向如何？合力始終指向運動軌跡的圓心3.任何勻速圓周運動的物體合力也時刻指向圓心嗎？yes大量實驗表明:任何做勻速圓周運動的物體所受合力都指向圓心。這個指向圓心方向的合力叫做向心力。2.小球所受合力方向與速度方向關(guān)系？垂直一.向心力1.定義：做勻速圓周運動的物體受到的合外力始終指向圓心，這個指向圓心方向的合外力叫做向心力。2.方向：總指向圓心,與速度垂直,方向不斷變化。OFFFVVVO3.作用效果：只改線速度方向,不改線速度大小4.向心力性質(zhì):

向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，它不是具有確定性質(zhì)的某種力(不是真實存在的力)。它可以是某一個力，或者是幾個力的合力來提供。物體相對轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運動F向=F合=Ff由小球受到的重力、支持力、靜摩擦力三個力的合力提供，指向圓心。即圓盤對木塊的靜摩擦力FfωOGFNFf1.物體受哪些力？勻速圓周運動實例分析2------向心力來源2.什么力提供向心力？合力方向如何？重力、支持力、靜摩擦力圓錐擺小球做勻速圓周運動GFF合rθO由小球受到的繩子拉力F和重力G的合力提供，方向指向圓心勻速圓周運動實例分析3——向心力的來源也可以說成拉力F在水平方向的分力充當(dāng)向心力1.運動小球受到哪些力？2.什么力提供向心力？3.合力方向如何？ωGFfFNF合＝FN=Fn滾筒洗衣機中物體隨滾筒一起勻速轉(zhuǎn)動物體所受重力、摩擦力和支持力的合力充當(dāng)向心力物體所受支持力充當(dāng)向心力勻速圓周運動實例分析4——向心力的來源物體向心力的來源?勻速圓周運動實例分析4——向心力的來源小球在光滑玻璃漏斗中做勻速圓周運動小球在某一平面做勻速圓周運動物體向心力的來源?θωθmOrmgNF合物體所受重力和支持力的合力充當(dāng)向心力豎直方向水平方向物體所受支持力在水平方向上的分力充當(dāng)向心力Ncosθ

=mgF合＝mgtan

θ【訓(xùn)練1】

如圖所示，一圓盤可繞過圓盤中心O且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上放一小木塊A，它隨圓盤一起做勻速圓周運動，則關(guān)于木塊A的受力，下列說法正確的是()A.木塊A受重力、支持力和向心力B.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力,靜摩擦力的方向與木塊運動方向相反C.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力，靜摩擦力的方向指向圓心D.木塊A受重力、支持力和靜摩擦力,靜摩擦力的方向與木塊運動方向相同C【例1】

關(guān)于向心力的說法正確的是()A.物體由于做圓周運動而產(chǎn)生了向心力B.向心力不改變圓周運動中物體線速度的大小C.對做勻速圓周運動的物體進行受力分析時，一定不要漏掉向心力D.做勻速圓周運動的物體，合力提供向心力，且其向心力是不變的B感受向心力如圖所示，在繩子的一端拴一個小球，另一端握在手中。將手舉過頭頂，使小球在水平面內(nèi)做圓周運動。此時，小球所受的向心力近似等于手通過繩對小球的拉力。換用不同質(zhì)量的小球，并改變小球轉(zhuǎn)動的速度和繩的長度，感受向心力的變化。向心力大小與哪些因素有關(guān)呢?實驗探究8.標尺1.轉(zhuǎn)動手柄2.3變速塔輪6.橫臂擋板7.彈簧測力套筒向心力演示器的結(jié)構(gòu)及原理一.實驗方法:控制變量法(m,r,ω)4.5長,短槽1.如何測量向心力的大??？2.如何設(shè)定軌道半徑？如何改變物體質(zhì)量？3.如何控制物體的角速度？①保持

r、ω一定②保持ω、m一定③保持m、r一定Fn與m關(guān)系Fn與r關(guān)系Fn與w關(guān)系Fn與m成正比Fn與r成反比Fn與ω2成正比實驗結(jié)論大量實驗表明:物體做圓周運動需要的向心力與物體質(zhì)量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。5.向心力(Fn)大小注意:m,w,v,T,r(注意r的找法)的含義ωOOω問題:勻速圓周運動的物體，哪些量不變？哪些量變？勻速圓周運動的物體:v、Fn大小不變但方向變,T、w、n不變r為軌跡圓半徑【例1】

長為L的細線，拴一質(zhì)量為m的小球(小球可視為質(zhì)點)，一端固定于O點，讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動(這種運動通常稱為圓錐擺運動)，如圖所示。當(dāng)擺線與豎直方向的夾角是α?xí)r，求(重力加速度為g)：(1)細線的拉力的大??；(2)小球運動的線速度的大??；(3)小球運動的角速度及周期?！纠?】

甲、乙兩名溜冰運動員，m甲＝80kg，m乙＝40kg，面對面拉著彈簧測力計做圓周運動的溜冰表演，如圖所示。兩人相距0.9m，彈簧測力計的示數(shù)為9.2N，下列判斷中正確的是()A.兩人的線速度相等，約為40m/sB.兩人的角速度相同，為5rad/sC.兩人的運動半徑相同，都是0.45mD.兩人的運動半徑不同，甲為0.3m，乙為0.6mDOO思考FnFτF合vFnFτvF合速度增大的圓周運動速度減小的圓周運動勻速圓周運動所受的合力充當(dāng)向心力，方向始終指向圓心；如果一個沿圓周運動的物體所受的合力不指向圓心，還能做勻速圓周運動嗎？切向力：切向方向的力，改變速度大小法向力：沿著半徑(或指向圓心)的力，改變速度方向勻速圓周運動的物體,向心力由合力提供(合力始終指向圓心)非勻速圓周運動的物體,向心力由合力沿半徑方向的分力提供(合力不指向圓心)小球在豎直面做變速圓周運動,請確定以下位置時的向心力來源1.在最高點:2.在最低點:3.在其他點:Fn=mg+F拉Fn=mgFn=F拉-mg指向圓心的合力提供【例3】

如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運動，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)盤逆時針轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是()A.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，P所受摩擦力方向為cB.當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動時，P不受轉(zhuǎn)盤的摩擦力C.當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時，P所受摩擦力方向可能為aD.當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動時，P所受摩擦力方向可能為b

A【訓(xùn)練3】

如圖所示，某物體沿光滑圓弧軌道由最高點滑到最低點過程中，物體的速率逐漸增大，則()A.物體的合力為零B.物體的合力大小不變，方向始終指向圓心OC.物體的合力就是向心力D.物體的合力方向始終與其運動方向不垂直(最低點除外)D如圖所示，將完全相同的兩小球A、B用長L＝0.8m的細繩懸于以v＝4m/s向右勻速運動的小車頂部，兩球分別與小車前、后壁接觸。由于某種原因，小車突然停止運動，求此時細繩的拉力大小之比FB∶FA(g取10m/s2)。FB∶FA＝1∶3(多選)用如圖所示的向心力演示器可以探究向心力F和物體質(zhì)量m、角速度ω以及半徑r的關(guān)系。實驗時，勻速轉(zhuǎn)動手柄使變速塔輪、長槽、短槽和槽內(nèi)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擋板對小球的彈力提供。小球?qū)醢宓姆醋饔昧κ箯椈蓽y力套筒下降，從而露出標尺，根據(jù)標尺上露出的標記，可以粗略計算出兩個小球所受向心力的比值。長槽上的擋板B到轉(zhuǎn)軸的距離是擋板A到轉(zhuǎn)軸距離的2倍，長槽上的擋板A和短槽上的擋板C到各自轉(zhuǎn)軸的距離相等。下列說法正確的是

A.本實驗采用的科學(xué)方法是控制變量法B.將傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，可以改變兩個槽內(nèi)的小球做圓周運動的半徑C.探究向心力F和質(zhì)量m的關(guān)系時，需將傳動皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，將質(zhì)量不同的小球分別放在擋板A和擋板C處D.探究向心力F和角速度ω的關(guān)系時，需將傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板A和擋板C處ACD小結(jié)：⑴向心力是根據(jù)效果命名的力，并不是一種新的性質(zhì)的力。⑵向心力的來源：可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心力。（3）向心力不是物體真實受到的一個力，不能說物體受到向心力的作用，只能說某個力或某幾個力提供了向心力。勻速圓周運動：非勻速圓周運動：F向是F合的指向圓心方向的分力Fn向心力的來源：可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。

物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心力。小結(jié)B1、如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)盤上，有一個相對于盤靜止的物體，隨盤一起轉(zhuǎn)動，關(guān)于它的受力情況，下列說法中正確的是

（

）A．只受到重力和盤面的支持

力的作用;B．只受到重力、支持力和靜摩擦力的作用;C．除受重力和支持力外，還受向心力的作用;D．受重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用.鞏固練習(xí)2、關(guān)于向心力說法中正確的是（

）A、物體由于做圓周運動而產(chǎn)生的力叫向心力；B、向心力不改變速度的大??；C、做勻速圓周運動的的物體所受向心力是不變的；D、向心力是除物體所受重力、彈力以及摩擦力以外的一種新的力B3、用長度不同、材料相同的同樣粗細的繩子各栓著一質(zhì)量相同的小球在光滑水平面上做勻速圓周運動，則：

（

）A、兩小球以相同線速度運動時，長繩易斷B、兩小球以相同角速度運動時，短繩易斷C、兩小球以相同角速度運動時，長繩易斷D、不管怎樣都是短繩易斷。C4、甲乙兩物體都做勻速圓周運動,其質(zhì)量之比為1∶2,轉(zhuǎn)動半徑之比為1∶2,在相同時間內(nèi)甲轉(zhuǎn)過4周，乙轉(zhuǎn)過3周.則它們的向心力之比為（）A.1∶4B.2∶3C.4∶9 D.9∶16C5、質(zhì)量為m的球用長為L的細繩懸于天花板的O點，并使之在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，細線與豎直線成θ角，則以下正確的是A.擺球受重力、拉力和向心力的作用B.擺球只受重力、拉力的作用C.擺球做勻速圓周運動的向心力為mgtanθD.擺球做勻速圓周運動的向心加速度為gtanθ答案：BCDrθOGF合F6、長為L的細線，拴一質(zhì)量為m的小球，小球的一端固定于O1點，讓其在水平面內(nèi)作勻速圓周運動，形成圓錐擺，如圖所示，求擺線與豎直方向成θ時：（1）擺線中的拉力大?。?）小球運動的線速度的大?。?）小球做勻速圓周運動的周期變式訓(xùn)練：小球做圓錐擺時細繩長L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運動的角速度ω。7.如圖所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動，兩個質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則()A.球A的線速度一定大于球B的線速度B.球A的角速度一定小于球B的角速度C.球A的運動周期一定小于球B的運動周期D.球A對筒壁的壓力一定大于球B對筒壁的壓力mgNFAB8.如圖，半徑為r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，小橡皮塊緊帖在圓筒內(nèi)壁上，它與圓筒的摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)要使小橡皮不落下，則圓筒的角速度至少多大？解析：小橡皮受力分析如圖。小橡皮恰不下落時，有：