高中物理必修一 向心力

1、 5.6 向心力向心力这些物体为什么会做圆周运动？这些物体为什么会做圆周运动？所受合外力所受合外力_零零 什么是匀速圆周运动？什么是匀速圆周运动？ “匀速匀速”的含义是什么？的含义是什么？匀速圆周运动是匀速圆周运动是_速速曲线运动曲线运动变变一定不等于一定不等于一定具有一定具有_。加速度加速度 那么物体所受的那么物体所受的合外力合外力有何特点？有何特点？ 加速度加速度又怎样呢？又怎样呢？一、感受向心力一、感受向心力阅读课本阅读课本观察与思考观察与思考：看看看看想想想想牵绳的手有什么感觉？牵绳的手有什么感觉？如果松手，将会如果松手，将会发生什么现象？发生什么现象？增大或减小小物体的线速度，手的感

2、觉有增大或减小小物体的线速度，手的感觉有什么感觉？什么感觉？受到一个拉力的作用，且力的方向受到一个拉力的作用，且力的方向_变化变化不断不断OGNF小球受力分析：小球受力分析： OOFFFVVVO结论：结论：物体做匀速圆周运动，合外力物体做匀速圆周运动，合外力指向指向 圆心圆心，且且与速度垂直，与速度垂直，这个指向圆心的合力就叫做向心力。这个指向圆心的合力就叫做向心力。F F向向= F= F合合= F= FvFvFvF人人 造造 卫卫 星星 绕绕 地地 球球 运运 行行实验：实验：用用圆锥摆圆锥摆粗略验证向心力的表达式粗略验证向心力的表达式小球受到哪些力的作用？小球受到哪些力的作用？向心力由什么

3、力提供？向心力由什么力提供？想一想rOGF合F结论结论: :向心力由拉力向心力由拉力F和重力和重力G的的合力提供合力提供分析向心力来源的思路分析向心力来源的思路1.明确研究对象明确研究对象2.确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置的轨迹、半径及圆心位置3.进行受力分析，分析指向圆心方向的合力进行受力分析，分析指向圆心方向的合力即向心力。即向心力。OORmmgFNF合合F合合mg tan竖直方向：竖直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合=m2 R sinn沿光滑碗内壁做圆周运动的小球沿光滑碗内壁做圆周运动的小球G GF Ff f

4、F FN N向心力的大小向心力的大小与哪些物理量与哪些物理量有关呢？有关呢？一. 用向心力演示器验证方法:控制变量法(F与m , r, )1.F与m的关系保持r、一定保持m 、 一定2.F与的关系保持m、r一定3.F与r的关系m大，F也大大，F也大r大，F也大演示仪演示仪两个验证实验两个验证实验圆锥摆圆锥摆介绍介绍: : 向心力演示仪向心力演示仪GFN小球静止手推档板介绍介绍: : 向心力演示仪向心力演示仪G匀速圆周运动FNF F介绍介绍: : 向心力演示仪向心力演示仪1、实验的基本原理？、实验的基本原理？从运动的角度求得从运动的角度求得Fn ；从受力的角度求得从受力的角度求得F合合 ；将将F

5、n 和和F合合 进行比较进行比较2、实验需要的器材？、实验需要的器材？钢球、细线、画有同心圆的钢球、细线、画有同心圆的白纸、天平、秒表、直尺白纸、天平、秒表、直尺rOOlhFTGF合合3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？F合合mg tan小球所需小球所需向心力向心力Fn= =m v2rm？r？v？m、r、转转n圈数所用时间圈数所用时间t、hrOOlh1、h 并不等于纸面距并不等于纸面距悬点的高度悬点的高度2、小球与纸面不能接、小球与纸面不能接触触3、测、测 t 时不能太久时不能太久4、启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动、启动小球时应确保小球做的是匀

6、速圆周运动实实验验次次数数运动角度求向心力运动角度求向心力Fn受力角度求合力受力角度求合力F合合半径半径r/m转转_圈圈时间时间t/s线速度线速度v/ms-1向心力向心力Fn/N高度高度h/m正切值正切值tan合力合力F合合/ N12345实验与探究实验与探究猜想：向心力大小可能与猜想：向心力大小可能与_ _有关有关质量、 半径、角速度等实验：完成课本实验实验：完成课本实验实验方法：实验方法： 控制变量法控制变量法m、不变，不变，r越大，越大，F越越_m、r不变，不变，越大，越大，F越越_r、不变，不变，m越大，越大，F越越_大大大大大大结论结论向心力的大小向心力的大小F与物体质量与物体质量m

7、、圆周、圆周半径半径r和角速度和角速度都有关系：都有关系：公式：公式：Fm r2根据根据 推导向心力的另一表达式：推导向心力的另一表达式：rv2vFmr = =m r 42T 2 哪个力提供向心力？哪个力提供向心力？向心力和切向力的作用效果。向心力和切向力的作用效果。什么情况下物体做匀速圆周运动，什么情况什么情况下物体做匀速圆周运动，什么情况下做变速圆周运动。下做变速圆周运动。F Ft t 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. .F Fn n 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. .结论匀速圆周

8、运动：只有向心加速度时。结论匀速圆周运动：只有向心加速度时。 变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度时。速度时。做变速圆周运动的物体所受的力做变速圆周运动的物体所受的力( (链球运动链球运动) )FO做变速圆周运动的物体所受的力做变速圆周运动的物体所受的力FFnFtF Ft t 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. .F Fn n 向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向向心分力，它产生向心加速度，改变速度的方向. .结论匀速圆周运动：只有向心加速度时。结论匀速圆周运动：只有向心加速度时。 变速圆

9、周运动：同时具有向心加速度和切向加变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度时。速度时。加速向心力是合力吗？向心力是合力吗？rmrvmFF22w 合合向向合合向向FF 向向合合n nrmrvmFF22nw向r r1 1r r2 23 3、向心力的大小向心力的大小2 2、向心力的作用效果：改变速度的方向，向心力的作用效果：改变速度的方向，不改变大小不改变大小1 1、向心力的方向：指向圆心且与速度方向心力的方向：指向圆心且与速度方向垂直向垂直4 4、向心力的来源向心力的来源可以是某一个力，或者是几个力的合力可以是某一个力，或者是几个力的合力来提供。来提供。变速圆周运动中的合力并非向变速圆周运动中

10、的合力并非向心力心力Fn= =m v2rFn= =m r2Fn = =m r 42T 2在匀速圆周运动中，合力充当向心力在匀速圆周运动中，合力充当向心力B B2 2、用细线拴住一球做匀速圆周运动，下列说、用细线拴住一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（法中正确的是（ ）A.A.在线速度一定情况下，线越长越易断在线速度一定情况下，线越长越易断B.B.在线速度一定情况下，线越短越易断在线速度一定情况下，线越短越易断C.C.在角速度一定情况下，线越长越易断在角速度一定情况下，线越长越易断D.D.在角速度一定情况下，线越短越易断在角速度一定情况下，线越短越易断BC5、如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴

11、转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）解析：小橡皮受力分析如图。小橡皮恰不下落时，有： Ff=mg其中：Ff=FN而由向心力公式： FN=m2r解以上各式得：GFfFNrgB BC CG GF Ff fF FN NrgOmOlmOrTmgF合合mgF合合F升升竖直方向竖直方向:Tcosmg水平方向水平方向:F合合=m2l sin竖直方向竖直方向:F升升 cosmg水平方向水平方向:F合合=m2rF合合mg tanOORmmOrmgNF合合mgNF合合F合合mg tan竖直方向竖直方向:N cosmg水平方向水平方