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1、5.2向心力（第一课时）1.描述圆周运动快慢的物理量有哪些?2.什么是匀速圆周运动?线速度角速度周期如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动。一个小球在细线牵引下，绕光滑桌面上的图钉做圆周运动1.想一想 这个运动是否是匀速圆周运动?如何证明?2.做一做 利用家里的条件试着做一下这个实验，a.可以用手代替图钉感受一下绳上的力b.用剪刀将细线剪断，观察小球的运动3.思考 对小球受分析，使小球做匀速圆周运动的力有何特点?指向圆心，改变小球的运动方向一、向心力大量实例都表明: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(Fn)。注意:F合=F
2、n1.向心力是指向圆心的合力。2.向心力是根据力的作用效果命名的。3.向心力方向:指向圆心与速度垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小。例:如图所示，小球在水平面内做匀速圆周运动谁提供向心力?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。FTmgF合*当质量为m的物体以角速度、沿半径为r的圆周做匀速圆周运动时，需要多大的向心力F和哪些因素有关?1.感受与猜想通过感受发现: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。当质量为m的物体以角速度、沿半径为r的圆周做匀速圆周运动时，需要多大的向心力F,和哪些因素有关?具体什么关系?2.实验探究向心力演示器的构造1
3、匀速转动手柄2和3变速塔轮4长槽、5短槽、6横臂7弹簧测力套筒、8标尺原理匀速转动手柄，使变速塔轮以及长槽、短槽和槽内的小球随之匀速转动，使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所需向心力的比值。皮带绕在不同的塔轮上可以改变角速度。实验方法及步骤(1)Fn与m关系(控制r、不变)让铝球与钢球的质量之比为1:2。将铝球和钢球分别放在相同半径处，皮带套在两个半径相同的塔轮上(不变)，摇动手柄。观察套桶露出标度的格数，比较向心力的大小。(2)Fn与的关系(控
4、制m、r不变)将两个质量相同的小钢球放在相同半径处。皮带套在两个半径为1:2的塔轮上(之比2:1)，转动手柄。观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。(3)Fn与r的关系(控制m、不变)将两个质量相同的钢球分别放在不同半径处。皮带套在两个半径相同的塔轮上(不变)，摇动手柄。观察套筒露出标度的格数，比较向心力的大小。通过更精确的实验可以得出控制不变的量控制不变的量实验结论实验结论1m、r越大，Fn越大，Fnr2m、r越大，Fn越大，Fn23R、m越大，Fn越大，Fnm二、向心力的大小向心力的大小可以表示为:由:得由:得例题(课后练习3)如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度是4rad/s
5、。盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动。(1)求小物体所受向心力的大小。(2)关于小物体所受的向心力，甲、乙两人有不同意见:甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力，指向圆心;乙认为小物体有向前运动的趋势,静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反，即向后，而不是和运动方向垂直，因此心力不可能由静摩擦力提供。你的意见是什么?说明理由。NFG(1)(2)甲的说法正确变速圆周运动变速圆周运动思考：思考：向心力公式是根据匀速圆周运动推导出来的，它适用于变速圆向心力公式是根据匀速圆周运动推导出来的，它适用于变速圆周运动吗？周运动吗？向向心心力力公公式式是是
6、根根据据匀匀速速圆圆周周运运动动推推导导出出的的，但但也也适适用用于于变变速速圆圆周周运运动动，只只不不过过匀匀速速圆圆周周运运动动是是合合力力提提供供向向心心力力，而而变变速速圆圆周周运运动动的的合合力力一一般般不不指指向向圆圆心心，合合力力在在半径方向上的分力半径方向上的分力F Fn n提供向心力提供向心力。OFnF合合v物体做变速圆周运动时物体做变速圆周运动时：当合外力与速度夹当合外力与速度夹锐角锐角时，物体线速度时，物体线速度增加增加当合外力与速度夹当合外力与速度夹钝角钝角时时，物体线速度，物体线速度减小减小物体做变速圆周运动的受力条件物体做变速圆周运动的受力条件：当做圆周运动的物体所
7、受合力当做圆周运动的物体所受合力不指向圆心不指向圆心时，时，物体做变速圆周运动物体做变速圆周运动。所需向心力由合力在半径方向上的分力（或指向圆心方向的合力）提供。所需向心力由合力在半径方向上的分力（或指向圆心方向的合力）提供。变速圆周运动变速圆周运动规律：【典例【典例1 1】关于匀速圆周运动和变速圆周运动，下列说法中正确的是关于匀速圆周运动和变速圆周运动，下列说法中正确的是()A A匀速圆周运动受到的合力是恒力，而变速圆周运动受到的合力是变力匀速圆周运动受到的合力是恒力，而变速圆周运动受到的合力是变力B B匀速圆周运动受到的合力提供向心力，而变速圆周运动受到的合力一匀速圆周运动受到的合力提供向
8、心力，而变速圆周运动受到的合力一般不等于向心力般不等于向心力C C匀速圆周运动的合外力指向圆心，而变速圆周运动的合外力不一定指匀速圆周运动的合外力指向圆心，而变速圆周运动的合外力不一定指向圆心向圆心D D匀速圆周运动和变速圆周运动的向心力都指向圆心匀速圆周运动和变速圆周运动的向心力都指向圆心典例分析典例分析【正确正确答案】答案】BCD【典例【典例2 2】如图所示，物块如图所示，物块P P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c c沿半沿半径指向圆心，径指向圆心，a a与与c c垂直，下列说法正确的是垂直，下列说法正确的是()A A当转盘匀速转动时，当转盘匀速转动时
9、，P P受摩擦力方向可能为受摩擦力方向可能为a a方向方向B B当转盘加速转动时，当转盘加速转动时，P P受摩擦力方向可能为受摩擦力方向可能为b b方向方向C C当转盘加速转动时，当转盘加速转动时，P P受摩擦力方向可能为受摩擦力方向可能为c c方向方向D D当转盘减速转动时，当转盘减速转动时，P P受摩擦力方向可能为受摩擦力方向可能为d d方向方向典例分析典例分析【正确正确答案】答案】BD【典例【典例3 3】如图所示，在竖直平面内有一粗糙的半圆形槽，一个小球从槽上如图所示，在竖直平面内有一粗糙的半圆形槽，一个小球从槽上的的A A点由静止释放，在运动到最低点点由静止释放，在运动到最低点B B的
10、过程中，下列说法正确的是的过程中，下列说法正确的是 ()A A小球受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用小球受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用B B小球经过小球经过ABAB的中点的中点C C点时所需向心力由重力、弹力、摩擦力的合力提供点时所需向心力由重力、弹力、摩擦力的合力提供C C小球经过小球经过ABAB的中点的中点C C点时所需向心力由重力沿半径方向上的分力与支持点时所需向心力由重力沿半径方向上的分力与支持力的合力提供力的合力提供D D小球到达小球到达B B点时所需向心力是由重力、支持力两个力提供点时所需向心力是由重力、支持力两个力提供典例分析典例分析【正确正确答案】答案】ACD【典例【典
11、例4 4】质量为质量为25kg25kg的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁2.5m2.5m。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动的速度大小是。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动的速度大小是5m/s5m/s，求求此时此时她对秋千板的压力是多大？她对秋千板的压力是多大？典例分析典例分析运动轨迹既不运动轨迹既不是直线也不是是直线也不是圆周的曲线运圆周的曲线运动，可以称为动，可以称为一般曲线运动一般曲线运动。一般的曲线运动一般的曲线运动r1r2研究方法：研究方法：把一般曲线把一般曲线分割为许多极短的小段分割为许多极短的小段，每一段都可以看作一小段圆，每一段都可以看作一小段
12、圆弧。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。在分析质弧。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。在分析质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周运动的分析方法进行处理。方向：方向：总是指向圆心，与速度方向垂直总是指向圆心，与速度方向垂直一、向心力一、向心力定义：定义：做圆周运动的物体受到的指向圆心的合力做圆周运动的物体受到的指向圆心的合力作用效果：作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小只改变速度的方向，不改变速度的大小特点：特点：是变力，可以是重力、弹力、摩擦力等性质力，是变力，可以是重力、弹力、摩擦力等性质力，也可以是它们的合力或某一个力的分力。也可以是它们的合力或某一个力的分力。大小：大小：二、变速圆周运动和一般曲线运动二、变速圆周运动和一般曲线运动课堂小结课堂小结变速圆周运动中的合力并非向心力变速圆周运动中的合力并非向心力小结一、向心力大量实例都表明: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(Fn)。二、向心力的大小向心力的大小可以表示为:
