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第2节 向心力
人教版高中物理 必修2
第六章 圆周运动
引入新课
引入新课
分析圆周运动物体的受力特点，这是本节课要学习的重点。
一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。小球受到哪几个力作用？用剪刀将细线剪断，观察小球将做什么运动？你认为使小球做圆周运动的力指向何方？
思考与讨论
新课教学
O
FN
mg
T
小球受到重力，桌面支持力和细线的拉力作用。
FN 与mg 平衡，所以小球所受的合力为细线的拉力T，剪断细线，小球将不再做圆周运动，可知拉力即为使小球做圆周运动的力，其方向指向圆心。
新课教学
大量的实例都表明：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。这个指向圆心的合力就叫作向心力。
O
F
F
F
V
V
物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，与线速度V垂直。
对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生改变，
因此，所受合力只改变速度的方向。
V
新课教学
一、向心力
1、向心力：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，
这个指向圆心的力就叫作向心力。
符号：Fn
3、作用效果：改变线速度的方向。
2、方向：始终指向圆心(与v 垂直)，是变力 。
新课教学
向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有某种性质的力，它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。
如图：拉力和重力的合力提供物体做匀速圆周运动的向心力。
O'
O
θ
m
mg
F合
FT
新课教学
4、向心力来源
太阳对地球的引力提供向心力 。
新课教学
思考：地球绕太阳的运动可近似看作匀速圆周运动，向心力由什么力来提供呢？
向心力 Fn 由绳子斜向上方的拉力 F 和重力 G 的合力提供。
Fn
G
F
思考：飞椅和人一起做匀速圆周运动，什么力提供向心力呢？
新课教学
静摩擦力提供木块做匀速圆周运动的向心力。
木块随转盘一起做匀速转动
新课教学
二、向心力的大小
我们可以先通过实验感受向心力大小与圆周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验，进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。
思考: 怎样研究向心力的大小与那些因素有关？
新课教学
感受向心力
做一做
实验探究
实验结论：做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。
向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么定量关系呢？
我们可以利用向心力演示器进行更深入的研究。
实验探究
实验：探究向心力大小的表达式
探究：（1）向心力与质量关系
在运动半径及角速度相同时，向心力的大小与质量成正比。
实验探究
探究：（2）向心力与半径的关系
在质量及角速度相同时，向心力的大小与半径成正比。
实验探究
探究：（3）向心力与角速度的关系
在质量及半径相同时，向心力的大小与角速度的平方成正比。
实验探究
又：v=ωr 得
实验总结
精确的实验表明： 向心力的大小可以表示为：
三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点
思考：判断下列运动是加速还是减速？
新课教学
1、变速圆周运动的特点
如图：做圆周运动的链球正在加速运动。O是链球运动轨迹的圆心，F 是对链球的拉力。
新课教学
O
F
拉力方向未指向圆心
根据 F产生的效果，可以把 F 分解：
Ft 与 v 共线，改变速度的大小
Fn 与 v 垂直，改变速度的方向
2、变速圆周运动的分析方法
指向圆心的分力 Fn
与圆周相切的分力 Ft
新课教学
大于90°
新课教学
r2
r1
3、一般的曲线运动
（1）定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为一般的曲线运动。
（2）研究方法：采用圆周运动的分析方法来处理
在研究时，可以把这条曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作圆周运动的一部分。
v
v
新课教学
1、用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A.在线速度一定情况下，线越长越易断
B.在线速度一定情况下，线越短越易断
C.在角速度一定情况下，线越长越易断
D.在角速度一定情况下，线越短越易断
BC
课堂练习
2、如图所示，小物块A与圆柱保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A受力情况是受（　　）
A．重力、弹力
B．重力、向心力
C．重力、弹力和摩擦力
D．重力、弹力、向心力和摩擦力
C
课堂练习
3、如图所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，下列说法正确的是(　　)
A．水平路面对轿车弹力的方向斜向上
B．轿车受到的静摩擦力提供转弯的向心力
C．轿车受到的向心力是重力、支持力和牵引力的合力
D．轿车所受的合力方向一定与运动路线的切线方向垂直
B
课堂练习
4、在水平地面上，用水平拉力拉着木箱沿圆弧匀速转弯，O点为圆心。能正确的表示拉力F及木箱所受摩擦力f 的图是（　　）
A
B
C
D
B
F
F
F
F
O
O
O
O
f
f
f
f
课堂练习
5、两个质量相同的小球，在同一水平面内做匀速圆周运动，悬点相同，如图所示，A运动的半径比B的大，则(　　)
A．A所需的向心力比B的大
B．B所需的向心力比A的大
C．A的角速度比B的大
D．B的角速度比A的大　
A
课堂练习

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