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6.2 向心力
第六章 圆周运动
问题：空中飞椅深受年轻人的喜爱.飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到哪些力？所受合力的方向有什么特点？
做圆周运动的物体，其运动状态在不断变化，说明物体一定受到了力的作用。那么这个力的方向有什么特点呢？
思考与讨论: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，将细线剪断，观察小球的运动。你认为使小球做圆周运动的力指向何方？
O
小球受力分析：
G
FN
F
小球受到的桌面支持力FN、小球的重力G、绳子的拉力的作用，绳子的拉力即为使小球做圆周运动的力，绳子的拉力的方向指向圆心。
2、方向：总是沿着半径指向圆心.方向时刻改变,因此向心力是变力。
3、作用：只改变速度方向，不改变速度大小。
物体做匀速圆周运动的条件：合力大小不变，方向始终指向圆心。
1、定义： 做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。
一、向心力
地球对月球的引力使地球做匀速圆周运动
思考：月球绕地球公转的向心力来源？
v
F
思考：空中飞椅游戏中飞椅与人的向心力来源？
θ
θ
mg
FN
F合
空中飞椅游戏中飞椅与人的向心力是合力
思考：随盘做匀速圆周运动时物体的向心力的来源
F向= F合= Ff
由小球受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。
即圆盘对木块的静摩擦力Ff
ω
O
G
FN
Ff
随盘做匀速圆周运动时物体的向心力是静摩擦力
G
Ff
FN
ω
思考：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块向心力的来源
物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。
总结：
⑴向心力是根据效果命名的力，并不是一种新的性质的力。
⑵向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。 物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。
向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用 ，只能说某个力或某几个力提供了向心力。
思考：向心力的大小与哪些物理量有关呢？m r v T ω
我们先通过实验感受一下。
做一做：感受向心力
如图所示，感受向心力的大小与哪些物理量有关
公式：Fn = mrω2
二、向心力的大小
= mvω
= mv2 /r
= mr(2π/T)2
思考：⑴ 变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？
⑵ 怎么分析研究一般的曲线运动？
观察：投掷过程中为什么链球速度越来越大？
做变速圆周运动的物体所受的力
F
Fn
Ft
Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小.
Fn 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.
结论：同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动 ，匀速圆周运动切向加速度为零。
加速
思考与讨论：当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受的合力的方向与速度方向的夹角是大于90°还是小于90°？
F
Fn
Ft
减速
处理一般曲线运动的方法：
一般曲线运动
把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以看作为一小段圆弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表明它们具有不同的曲率半径。在注意到这点区别之后，分析质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆周运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。
匀速圆周运动：
变速圆周运动：
F向是F合的指向圆心方向的分力Fn
向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。
物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。
课堂小结

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