高中物理人教版必修2.5.6向心力

1、5向心加速度 1.1.向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是沿半向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是沿半径径指向圆心指向圆心的加速度叫做向心加速度。的加速度叫做向心加速度。2.2.向心加速度的方向：指向向心加速度的方向：指向圆心圆心，时刻，时刻变化变化 rvan23.3.向心加速度大小：向心加速度大小： 或或an 哪来的？哪来的？即即an 是如是如何产生的？何产生的？根据牛顿第二定律可知物体根据牛顿第二定律可知物体一定受到了指向圆心的合力，一定受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。这个合力叫做向心力。ran2知识点回顾知识点回顾链链球球运运动动FO光滑桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面

2、上的图钉做光滑桌面上一个小球由于细线的牵引，绕桌面上的图钉做匀速圆周运动。什么力提供向心加速度？匀速圆周运动。什么力提供向心加速度？OGNF 向心力由小球受到的桌面支持力向心力由小球受到的桌面支持力FN、小球的重力、小球的重力G、绳子的拉力的、绳子的拉力的合力提供。合力提供。F合合= Fn结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，且与速度且与速度v v方向垂直方向垂直1.1.定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向定义：做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向_的合力，这个合力叫做向心力（用的合力，这个合力叫做向心力（用F Fn n表示）。表示）。2.2

3、.大小：大小：圆心圆心2.2.向心力的作用向心力的作用效果：效果：1.1.向心力的方向：向心力的方向：时刻发生变化：始终时刻发生变化：始终指向圆心指向圆心且与速度方向垂直且与速度方向垂直 只改变线速度的方向（或产生向心加速度）只改变线速度的方向（或产生向心加速度）力与速度同一直线时，力只改变速度大小，不改力与速度同一直线时，力只改变速度大小，不改变速度方向。变速度方向。 力与速度垂直时，力只改变速度方向，不改变速力与速度垂直时，力只改变速度方向，不改变速度大小。度大小。 力与速度成其他任意角度时，根据力的分解与力与速度成其他任意角度时，根据力的分解与合成将力分解到速度所在直线和与速度垂直的直合

4、成将力分解到速度所在直线和与速度垂直的直线上，则力既改变速度大小，同时也改变速度方线上，则力既改变速度大小，同时也改变速度方向。向。 做匀速圆周运动的物体一定受到一个做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心指向圆心的的。这个合力叫做向心力（用这个合力叫做向心力（用F Fn n表示）。表示）。使转台匀速转动，转台上的使转台匀速转动，转台上的物体也随之做匀速圆周运动，物体也随之做匀速圆周运动，转台与物体间没有相对滑动。转台与物体间没有相对滑动。你可以分析物体受到的力吗？你可以分析物体受到的力吗？物体受重力、支持力、静摩擦力。物体受重力、支持力、静摩擦力。合外力为静摩擦力，方向指向圆心。合外力为静摩

5、擦力，方向指向圆心。 FNGFf什么力提供向心力？什么力提供向心力？GFfFN竖直方向：竖直方向：FfG水平方向：水平方向：F合合=FNFN提供向心力，提供向心力，即合力提供向心力即合力提供向心力以匀速圆周运动为例，分析向心力的来源以匀速圆周运动为例，分析向心力的来源半径为半径为R的圆筒绕轴以角速度的圆筒绕轴以角速度匀速转动匀速转动m mO Or rmgmgF FN NF F合合什么力提供向心力？什么力提供向心力？OORmmgFNF合合竖直方向：竖直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合= m2 r竖直方向：竖直方向：FN cosmg水平方向：水平方向：F合合= m2 R sinF合

6、合mg tan玻璃球玻璃球在漏斗里，或在漏斗里，或沿碗（透明）的内壁在水平面沿碗（透明）的内壁在水平面内内做匀速圆周运动，角速度为做匀速圆周运动，角速度为，如图。（不计摩擦）如图。（不计摩擦）如图，取一条细绳，一端系一个如图，取一条细绳，一端系一个小球，另一端用手挥动细绳，使小球，另一端用手挥动细绳，使小球做匀速圆周运动，小球受到小球做匀速圆周运动，小球受到几个力的作用？可以说小球受到几个力的作用？可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力重力、绳的拉力和向心力三个力的作用吗？为什么？的作用吗？为什么？ 不可以不可以说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力说小球受到重力、绳的拉力和向心力三个力的

7、作用。的作用。 因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力，因为向心力是根据力的作用效果来命名的一种力，通常由重力、弹力、摩擦力中的通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力某一个力，或，或几个力的几个力的合力合力所提供。所以小球只受所提供。所以小球只受两个力两个力：重力和绳的拉力。：重力和绳的拉力。mgmgT T小球受到哪些力的作用？小球受到哪些力的作用？向心力由什么力提供？向心力由什么力提供？想一想rOGF合合F结论结论:1、实验的基本原理？、实验的基本原理？从运动的角度求得Fn ；从受力的角度求得F合 ；将Fn 和F合 进行比较2 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

8、木板、秒表、直尺rOOlhFTGF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mg tan小球所需向心力Fn=m v2rm？r？v？m、r、转n圈数所用时间t、lm(kg)m(kg)d d1 1(m)(m)d d2 2(m)(m)h h=d=d1 1-d-d2 2(m)(m)T(s)T(s)r(m)r(m)F Fn n=4m=4m2 2r/Tr/T2 2F F合合=mgtan=mgtan注：注：d d1 1指悬挂点到纸面的距离指悬挂点到纸面的距离,d,d2 2指球心到纸面的距离，指球心到纸面的距离，h h指悬挂点到球心的距离。指悬挂点到球心的距离。 变速

9、圆周运动的合外力也指向圆心吗？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？变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ 怎么分析研究一般的曲线运动？怎么分析研究一般的曲线运动？FFnFtFt 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.Fn 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.结论结论同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动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就是变速圆周运动 ，匀速圆周运动切向加速度为零。匀速圆周运动切向加速度为零。加速改变速度的大小改变速度的大

10、小改变速度的方向改变速度的方向变速圆周运动变速圆周运动 向心加速度和向心力概念公式虽然是从匀速向心加速度和向心力概念公式虽然是从匀速圆周运动得出的，它同样适用于变速圆周运动。圆周运动得出的，它同样适用于变速圆周运动。22nnvFmFmRR或变速圆周运动的合外力不等于向心力，不指变速圆周运动的合外力不等于向心力，不指向圆心。向圆心。做圆周运动的物体法向分力的合力就是向心做圆周运动的物体法向分力的合力就是向心力，大小等于力，大小等于vFvFvF人人 造造 卫卫 星星 绕绕 地地 球球 运运 行行 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可以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

11、弧，而这些圆弧的弯曲程度不一样，表看作为一小段圆弧，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，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。运动的分析方法对一般曲线运动进行处理了。r1r2处理一般曲线运动的方法：处理一般曲线运动的方法：r1r2处理一般曲线运动的方法：处理一般曲线运动的方法：22nnvFmFmrr或22nnvaarr或所有做曲线运动的物体都需要向心力，其向心力所有做曲线运动的物体都需要向心力，其向心力其中其

12、中r为物体所在曲线处的曲率半径为物体所在曲线处的曲率半径对应的向心加速度对应的向心加速度 1.1.向心力的概念：向心力的概念：2.2.向心力的方向：向心力的方向：5 5. .向心力的来源：向心力的来源：4 4. .向心力的效果：向心力的效果： 只改变只改变速度速度方向方向，不改变不改变速度速度大小。大小。可以由重力、弹力、摩擦力中的可以由重力、弹力、摩擦力中的某一个力某一个力，或是或是某个力的分力某个力的分力，或，或几个力的合力几个力的合力所提供。所提供。 说明：说明：向心力是根据效果命名的向心力是根据效果命名的合外力合外力， 受力分析时受力分析时向心力不存在向心力不存在3.3.匀速圆周运动：

13、匀速圆周运动：22nvFmrmr22224(4)nFmrmf rT指向圆心指向圆心的的合外力合外力。 总是指向总是指向圆心圆心，与速度，与速度垂直，时刻变化垂直，时刻变化。v在匀速圆周运动中，下列物理量不变的是：在匀速圆周运动中，下列物理量不变的是：A.向心加速度向心加速度 B.线速度线速度C.向心力向心力 D.角速度角速度v关于向心力，下列说法正确的是（关于向心力，下列说法正确的是（ ）A.物体由于作圆周运动而产生一个向心力物体由于作圆周运动而产生一个向心力B.向心力不改变物体作圆周运动的速度的大小向心力不改变物体作圆周运动的速度的大小C.做匀速圆周运动的物体向心力是恒力做匀速圆周运动的物体

14、向心力是恒力D.做一般曲线运动的物体所受的合力即为向心力做一般曲线运动的物体所受的合力即为向心力v如图，汽车以速度如图，汽车以速度v通过一半圆形拱桥的顶点通过一半圆形拱桥的顶点时，下列汽车受力的说法正确的是（时，下列汽车受力的说法正确的是（ ）A.汽车受重力、支持力、向心力汽车受重力、支持力、向心力B.汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力C.汽车的向心力是重力汽车的向心力是重力D.汽车的重力和支持力的合力提供向心力汽车的重力和支持力的合力提供向心力v长为长为L的悬线固定在的悬线固定在O点，在点，在O点正下方点正下方L/2处处有一钉子有一钉子P，把悬线另一端的小球，把悬线另一端的小球m 拉到跟悬拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的：点正下方时悬线碰到钉子，则小球的：A线速度突然增大线速度突然增大 B角速度突然增大角速度突然增大 C向心加速度突然增大向心加速度突然增大 D