3.2《科学探究：向心力》

圆周运动第3章鲁科2019高中物理必修二第二节科学探究：向心力曲线运动的条件复习FvFv物体做直线运动合外力（加速度)与速度方向同一直线物体做曲线运动合外力(加速度）与速度方向不在同一直线做圆周运动的物体，其合外力与速度有什么样的关系呢？目录02探究影响向心力大小的因素03向心加速度01向心力向心力>>>1实验演示拉力与速度垂直，始终指向圆心。ONF拉小车的合外力为F拉GOF拉F拉F拉VVvO受力分析拉力不做功，只改变运动的方向，不改变速度的大小一、向心力1、定义：做圆周运动的物体一定受到指向圆心的力的作用，这个力就叫作向心力。3、特点：只改变线速度的方向，不改变速度的大小。向心力不做功2、方向：始终指向圆心。是变力。向心力F向F向OF引F合＝F引＝F向OmgNfF向

＝fOmgNF向＝N+mg向心力的来源汽车在水平路面上转弯天体运动过山车

向心力是按照效果命名的力，并不是物体额外受到的一个力；受力分析时,不能多出一个向心力。向心力的来源4、向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力，也可以是几个力的合力。静摩擦力做为向心力5、做匀速圆周运动的物体合外力做为向心力。请分析下列向心力的来源向心力的来源练习影响向心力大小的因素2为什么转动时吸管不下落？如果转速变小，吸管会下落吗？影响向心力大小的因素影响向心力大小的因素

物体做圆周运动时所需的向心力与物体质量、转动半径以及角速度有关。实验探究

探究做圆周运动的物体所需要的向心力F与其质量m、转动半径r和转动角速度ω之间的关系。影响向心力大小的因素一、向心力大小与质量的关系

把两个质量不同的小球分别放在长槽和短槽上，调整塔轮上的皮带和小球位置，使两球的转动半径和角速度都相同。转动手柄，观察向心力的大小与质量的关系。一、向心力大小与质量的关系二、向心力大小与半径的关系

换两个质量相同的小球，使两球的角速度相同。再增大长槽上小球的转动半径，使两球的转动半径不同。转动手柄，观察向心力的大小与半径的关系。二、向心力大小与半径的关系三、向心力大小与角速度的关系

换两个质量相同的小球，使两球的转动半径相同。调整皮带位置，使两球转动的角速度不同。转动手柄，观察向心力的大小与角速度的关系。三、向心力大小与角速度的关系影响向心力大小的因素实验结论

做圆周运动的物体所需要的向心力与物体的质量成正比、与转动的半径成正比、与角速度的平方成正比。影响向心力大小的因素【进一步研究可得出】

匀速圆周运动所需的向心力的大小为：式中m是运动物体的质量，r是运动物体转动的半径，ω是转动的角速度。向心加速度3向心加速度匀速圆周运动合外力为向心力加速度向心加速度牛顿第二运动定律①方向必定指向圆心，是变量②只改变速度的方向，不改变速度的大小③公式也适用于非匀速圆周运动一般飞行员能承受的最大向心加速度的大小约为6g。在飞行表演中，飞机某次水平转弯时，可视为在水平面内做匀速圆周运动。若飞机以150m/s的速度飞行，在该次水平转弯过程中向心加速度为6g，取重力加速度g=9.8m/s2，飞机水平转弯半径至少为多少?由题意可知，v=150m/s，a=6g=6×9.8m/s2=58.8m/s2。解由得讨论

飞机转弯半径与线速度和向心加速度有关。此题的转弯半径是针对比较极端情况的结果。对于客机，转弯半径的设计须考虑安全系数及乘客的舒适度等诸多因素，转弯半径通常较大。若水平圆台转动的角速度ω=0.6rad/s，质量为30kg的小孩坐在距离轴心