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高中物理必修2
圆周运动
第二节 向心力
地球公转
地球围绕太阳转
这些物体为什么会做圆周运动？
讨论：那么物体所受的外力沿什么方向？加速度又怎样呢？
匀速圆周运动是变速曲线运动
运动状态改变
一定受到外力
一定存在加速度
上图中的小球受到几个力的作用 这几个力的合力沿什么方向
轻绳栓一小球,在光滑
水平面做匀速圆周运动。
演示实验
绳拉小球
O
受力分析：
O
结论： FN与G相抵消，所以合力为F
FN
G
F
结论：做匀速圆周运动的物体，合外力方向指向圆心，与速度V的方向垂直,只改变速度的方向。
O
F
F
F
V
V
V
O
力与运动分析：
1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，叫向心力。
2.特点：方向始终与V垂直，指向圆心。
是变力
一.向心力
方向时刻发生变化，
O
F
F
F
V
V
V
O
注意：
1、向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或者是某个力的分力，或几个力的合力所提供。
2、向心力是根据力的作用效果来命名的，受力分析时不要把向心力当作一个独立的力。
物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动
F向=F合=Ff
木块做圆周运动所需向心力：
由圆盘对木块的静摩擦力 f 提供
ω
O
G
FN
Ff
小球受到哪些力的作用？
向心力由什么力提供？
想一想
几个典型的匀速圆周运动
圆锥摆
G
F
F合
r
小球受到哪些力的作用？
θ
O
向心力由拉力F和重力G的合力提供。
向心力由什么力提供？
想一想
几个典型的匀速圆周运动
玻璃球沿碗壁做匀速圆周运动
几个典型的匀速圆周运动
卫 星 绕 地 球 运 行
V
F
( b )
几个典型的匀速圆周运动
光滑桌面上转动的小球
---弹力
随圆盘匀速转动的物体
-----摩擦力
卫星绕地球运动---万有引力
圆锥摆---重力和弹力的合力
向心力大小可能与哪些因素有关？
二研究向心力的大小
演示实验：用向心力演示器演示
方法:控制变量法
介绍: 向心力演示仪
G
FN
小
球
静
止
手
推
档
板
介绍: 向心力演示仪
G
匀
速
圆
周
运
动
FN
F
F
介绍: 向心力演示仪
演示实验：用向心力演示器演示
方法:控制变量法
1.F与m的关系
保持r、ω一定
保持r、m一定
2.F与r的关系
保持m、ω一定
3.F与ω的关系
1、r、ω一定，F与m成正比
2、m、ω一定，F与r成正比
3、r、m一定，F与 ω2成正比
结论：向心力F的大小与物体质量m、圆周
半径r和角速度ω都有关系
实验过程
r, 一定 m1 =2 m2
m, 一定 r1=2r2
m，r一定 1= 2/2
F1=2F2
F1=2F2
F1=F2/4
结论：
（2） m, 一定时，
（3） m，r一定时，
F
F
（1） r, 一定时，
F
即：
r
m
2
控制变量法
向心力的大小：
角速度一定时,向心力与半径成正比
线速度一定时,向心力与半径成反比
代入
得
得
练一练
2、要使一个3千克的物体，以4m/s的速度在半径为2米的圆周上做匀速圆周运动，要多大的向心力？
1、用细线拴柱一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
在线速度一定情况下，线越长越易断
A
在线速度一定情况下，线越短越易断
B
在角速度一定情况下，线越长越易断
C
在角速度一定情况下，线越短越易断
D
BC
（答案：24牛）
3、质量为m=1kg的物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动的角速度ω=2rad/s,如果物体到转盘圆心的距离为R=0.5m,求物体受到的静摩擦力大小.
ω
O
G
FN
Ff
24
二、向心加速度：
向心力
※注意：匀速圆周运动不仅是变速运
动，同时也是变加速度的运动
1、向心加速度大小：
或
2、向心加速度方向：沿半径指向心
由向心力产生的
加速度
4、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。
O‘
O
mg
T
F
小球受力：
竖直向下的重力G
沿绳方向的拉力T
小球的向心力：
由T和G的合力提供
解：
θ
L
小球做圆周运动的半径
由牛顿第二定律：
即：
R
课 堂 小 结
一向心力：
⑴ 大小：
⑵ 方向： 沿半径指向圆心。是变力。
⑶ 特点： F ⊥ V , 方向不断变化。
⑷ 来源： 重力、弹力、摩擦力或几 个力的合力，并非一个实际受到的力
或：F=m
v2
r
F=mrω2
二、向心加速度
（1）大小：
或
（2）方向：沿半径指向圆心
1.关于向心力的说法中，正确的是( )
A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B.向心力只改变做圆周运动物体的线速度的方向，不改变线速度的大小
C.做匀速圆周运动物体向心力是不变的
D.做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合外力
BD
2.如图所示，用细绳系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，关于小球受力说法正确的是（ ）
A.只受重力 B.只受拉力
C.受重力、拉力和向心力 D.受重力和拉力
D
