向心力 高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

6.2向心力游樂場里有各種有趣的游戲項目?？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動的過程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特點？問題？做圓周運動的物體，其運動狀態(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動的力的方向有何特點呢？如圖6.2-1小球在做勻速圓周運動時始終受到繩子的拉力作用月球之所以圍繞地球做圓周運動，是因為受到指向地心的引力半徑圓心1.定義：做勻速圓周運動的物體產(chǎn)生向心加速度的原因是它受到了指向

，這個合力叫做向心力.2.方向：始終沿著

指向

.3.表達式：(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、對向心力的理解導學探究1.如圖3所示，用細繩拉著小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運動，若小球的線速度為v，運動半徑為r，是什么力產(chǎn)生的向心加速度？該力的大小、方向如何？小球運動的速度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動的角速度為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：使物體做圓周運動的指向圓心的合力.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動，其向心力總是沿著半徑指向圓心，方向時刻改變，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，其方向與物體運動方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小.知識深化二、向心力來源的分析導學探究分析下列幾種圓周運動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動(如圖4甲).答案答案

太陽對地球的引力.(2)圓盤上物塊隨圓盤一起勻速轉動(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，小球做勻速圓周運動(如圖丙).答案答案

漏斗對小球的支持力和小球所受重力的合力.(4)小球在細線作用下，在水平面內(nèi)做圓錐擺運動時(如圖丁).答案

向心力由細線的拉力在水平面內(nèi)的分力提供.1.在勻速圓周運動中，合外力一定是向心力；在非勻速圓周運動中，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.應明確各種情況下向心力的來源.知識深化運動模型飛機在水平面內(nèi)做圓周運動火車轉彎圓錐擺向心力的來源圖示運動模型飛車走壁汽車在水平路面轉彎水平轉臺向心力的來源圖示三、向心力的來源3．常見向心力來源實例(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動，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動，拉力(彈力)提供向心力．(3)“向心力”可能是摩擦力，如圖丙所示．物體隨轉盤做勻速圓周運動，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．擺球做變速圓周運動，擺線的拉力與重力在擺線方向的分力共同提供向心力．四、變速圓周運動和一般曲線運動的受力特點仔細觀察運動員擲鏈球時的動作，結合手握繩子使沙袋加速轉動的體會，思考一下：我們使沙袋加速轉動時，繩子牽引沙袋的方向與沙袋運動的方向垂直嗎？這也就是說，它所受的合力并不嚴格指向運動軌跡的圓心。如圖所示是做圓周運動的沙袋正在加速轉動的情況。O是沙袋運動軌跡的圓心，F(xiàn)是繩對沙袋的拉力。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與沙袋運動的速度同向，使得沙袋的速度越來越大；Fn指向圓心，提供沙袋做圓周運動所需的向心力，改變沙袋速度的方向。合力提供向心力的運動是勻速圓周運動，合力同時提供向心力和切向力的圓周運動就是變速圓周運動。運動軌跡既不是直線也不是圓周的曲線運動，可以稱為一般的曲線運動。盡管這時曲線各個位置的彎曲程度不樣，但在研究時，可以把這條曲線分割為許多很短的小段，質(zhì)點在每小段的運動都可以看作圓周運動的一部分（如下圖）這樣，在分析質(zhì)點經(jīng)過曲線上某位置的運動時，就可以采用圓周運動的分析方法來處理了。課堂達標1.如圖所示,玻璃球沿碗的內(nèi)壁做勻速圓周運動(忽略摩擦),這時球受到的力是()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置于水平轉盤上隨轉盤一起運動,圖中c方向沿半徑指向圓心,a方向與c方向垂直。當轉盤逆時針轉動時,下列說法正確的是()A.當轉盤勻速轉動時,P受摩擦力方向為cB.當轉盤勻速轉動時,P不受轉盤的摩擦力C.當轉盤加速轉動時,P受摩擦力方向可能為aD.當轉盤減速轉動時,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)做勻速圓周運動,下列判斷正確的是()A.若每秒轉數(shù)相同,則繩短時易斷B.若