1、 1. 了解向心力的概念，知道向心力是根据力的作用效果命名的。 2. 体验向心力的存在，会分析向心力的来源。 3. 掌握向心力的表达式，计算简单情景中的向心力。 4. 从牛顿第二定律角度理解向心力表达式。 5. 初步了解“圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的原理。 6. 会测量、分析实验数据，获得实验结论。 学习目标 小球受到几个力的作用? 这几个力的合力沿什么 方向? 轻绳栓一小球轻绳栓一小球, ,在光滑桌面上做匀在光滑桌面上做匀 速圆周运动速圆周运动 G FN F 向心力 总指向圆心，沿半径方向与线速度垂 直，方向不断变化 只改变线速度的方 向，不改变线速度 的大小 做匀速圆周运动的物体一定受
2、到一个 指向圆心的合力，这个力叫做向心力 向心力是向心力是 恒力吗？恒力吗？ 2、方向特方向特 点：点： 3、效果：、效果： 1、定义：、定义： O F引 引 F合 合 F引 引 Fn 在匀速圆周运动中，合力提在匀速圆周运动中，合力提 供向心力供向心力 向心力的来源分析 向心力的来源分析 O mg FN Ff O mg FN 提供向心提供向心 力力 受力分受力分 析析 Ff FN+mg 向心力的来源分析 T G F合 合 总结:物体做匀速圆周运动时由合力提供向心力. 向心力是根据效果命名的力,并不是一种新的 性质的力 向心力不是物体真实受到的一个力,不 能说物体受到向心力的作用,只能说某个 力
3、或某几个力提供了向心力. 向心力的来源 FN mg F静 静 转转 盘盘 O O FT mg F合 合 圆圆 锥锥 摆摆 物块随着圆桶一起匀速转动时,物块的受力? 桶对物块的支持力提供向心力 G f FN F 合合 O O R m m O r mg N mg N F 合合 Fn= F 合 沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球 向心力表达式: 2 22 2 2 ( ) (2 ) v F mm r mr rT m n r mv 用圆锥摆验证 1、实验的基本原理？、实验的基本原理？ 2、实验需要的器材？、实验需要的器材？ 钢球、细线、白纸、秒表、钢球、细线、白纸、秒表、 直尺直尺 r O O l h
4、F T G F合 合 3、实验需要测量的数据有、实验需要测量的数据有 哪些？如何测量？哪些？如何测量？ F合 合 mg tan 小球小球 所需所需 向心向心 力力 Fn= =m v2 r 从运动的角度求得从运动的角度求得Fn ；从；从 受力的角度求得受力的角度求得F合 合 ；将 ；将Fn 和和F合 合 进行比较 进行比较 验证：验证： g/h=(2n/t)2 转转n圈数所用时圈数所用时 间间t、h 注意事项 r O O l h 1、h 并不等于纸面距悬并不等于纸面距悬 点的高度点的高度 2、小球与纸面不、小球与纸面不 能接触能接触 3、测、测 t 时不能太久时不能太久 4、启动小球时应确保小、
5、启动小球时应确保小 球做的是球做的是 匀速圆周运动匀速圆周运动 实验数据记录实验数据记录 验证：验证：g/h=(2n/t)2 变速圆周运动 匀速圆周匀速圆周运运 动所受的合动所受的合 力提供向心力提供向心 力，方向始力，方向始 终指向圆心；终指向圆心； 如果一个沿如果一个沿 圆周运动的圆周运动的 物体所受的物体所受的 合力不指向合力不指向 圆心，还能圆心，还能 做匀速圆周做匀速圆周 运动吗？运动吗？ 当沿圆周运当沿圆周运 动的物体所动的物体所 受的合力不受的合力不 指向圆心时，指向圆心时， 物体做物体做变速变速 圆周圆周运动。运动。 OOF n F合 合 v F n v F合 合 速度增大速度
6、增大 的圆周运的圆周运 动动 速度减速度减 小的圆小的圆 周运动周运动 匀速圆周运动 G G N N F F 变速圆周运动 合力全部 提供向心力 合力部分 提供向心力 OF n F F合 合 v 一般曲线运动 运动轨迹运动轨迹 既不是直既不是直 线也不是线也不是 圆周的曲圆周的曲 线运动，线运动， 可以称为可以称为 一般曲线一般曲线 运动。运动。 r 1 r 2 一般曲线一般曲线 运动各个运动各个 地方的弯地方的弯 曲程度不曲程度不 一样，如一样，如 何研究？何研究？ 把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都可 以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不一
7、样，以看作一小段圆弧。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。在分析质点经过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。方法进行处理。 3 3、向心力的大小、向心力的大小 2 2、向心力的作用效果：、向心力的作用效果： 1 1、向心力的方向：、向心力的方向： 4 4、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 在匀速圆周运动中合力充在匀速圆周运动中合力充 当向心力当向心力 指向圆心指向圆心 改变速度的方向改变速度的方向 小结 Fn= =m v2 r Fn= =
8、m 2r Fn = =m r 42 T 2 常考题型 题组一向心力的理解 题1 2019陕西长安一中高一检测如图所示，水平转台上放 着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况 下硬币的受力情况，下列说法正确的是（） A.受重力和台面的支持力 B.受重力、台面的支持力和向心力 C.受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力 D.受重力、台面的支持力和静摩擦力 【思路点拨】做匀速圆周运动，合力等于向心力，指向圆心。 【解析】硬币做匀速圆周运动，合力指向圆心，对硬币受力 分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示，重力和支持力 平衡，静摩擦力提供向心力。 D 题2江苏卷某同学为感受向心力的大
9、小与哪些因素有关， 做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动， 使小球在水平面内做圆周运动（如图所示），则下列说法 中正确的是（） A.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变 B.保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大 C.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D.保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小 B 题32019广东阳春一中高一检测 多选如图所示为 游乐园中的“空中飞椅”设施，游客乘坐飞椅从启动，匀 速旋转，再到逐渐停止运动的过程中，下列说法正确的是 （） A.游客和飞椅的向心力等于连接飞椅的绳子的拉力 B.游客所受的合外力可能大于游客的向心力 C.
10、当游客做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向总是与 速度方向垂直 D.当游客做速率减小的曲线运动时，其所受合外力的方向 一定与速度方向相反 BC 题4多选如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉 离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运 动，提供运动中小球所需向心力的是（） A.绳的拉力 B.重力和绳拉力的合力 C.重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力 D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力 CD 题52019广东潮阳实验学校高一检测多选如图所示，一 个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两 个小球A和B紧贴内壁，且A球的质量为B球的2倍，分别在如图所 示的水平面内做匀速
11、圆周运动，则（） A.A球的线速度大于B球的线速度 B.A球的角速度小于B球的角速度 C.A球运动周期小于B球运动周期 D.A球对筒壁的压力小于B球对筒壁的压力 题组二向心力的来源与计算 AB C 题7 2019河南安阳三十六中高一检测多选如图 所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转 动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的 是（） A.物体所受弹力增大，摩擦力增大 B.物体所受弹力增大，摩擦力不变 C.物体所受弹力和加速度都增大 D.物体所受弹力增大，摩擦力减小 BC 题82019云南宣威九中高一检测多选 如图所示，A、B两个小球质量相等，用一根 轻绳相连，另有一根轻绳
12、的两端分别连接O点 和B点，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上 以相同的角速度做匀速圆周运动，若OB绳上 的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB=AB， 则（） A.A球所受向心力为F1，B球所受向心力为F2 B.A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1 C.A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1- F2 D.F1F2=32 CD 题9 2019西安高三二模多选如图所示，转台上固 定有一长为4L的水平光滑细杆，两个中心有孔的小球A、B 从细杆穿过并用原长为L的轻弹簧连接起来，小球A、B的 质量分别为3m、2m。竖直转轴处于转台及细杆的中心轴 线上，当转台绕转轴匀速转动时（） A.小球A、
13、B受到的向心力之比为32 B.当轻弹簧长度变为2L时，小球A做圆周运动的半径为1.5L C.当轻弹簧长度变为3L时，转台转动的角速度为，则弹 簧的劲度系数为1.8m2 D.如果角速度逐渐增大，则小球B先接触转台边沿 CD 题10 2019四川绵阳南山中学高一检测有一种杂技表 演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形 表演台的侧壁高速行驶，在水平面内做匀速圆周运动。图 中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h。 如果增大高度h，则下列关于摩托车的说法正确的是（） A.对侧壁的压力FN增大 B.做圆周运动的周期T不变 C.做圆周运动的向心力Fn增大 D.做圆周运动的线速度增大
14、D 题112019河北唐山一中高一检测如图所示，是“用圆锥摆粗略 验证向心力的表达式”的实验，细线下面悬挂一个钢球，细线上端固 定。将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上，使钢球静止时恰好位 于圆心。现设法使钢球沿纸上的某个圆周运动。实验步骤如下： （1）用秒表记下钢球运动n圈的时间t。 （2）通过纸上的圆测出钢球做匀速圆周运动的半径r，并用天平测出 钢球质量m。 （3）测出悬点到球心的竖直高度h，用上述测得的量分别表示钢球所 需要向心力的表达式F1=，钢球所受合力的表达式F2= 。下面是一次实验得到的数据，代入上式计算结果F1=N， F2= N，图中细线与竖直方向的夹角 比较小，可认为tan
15、=sin 。（g取9.80 m/s2，29.86，计算结果保留三位小数） 题组三实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系 0.101 （4）在误差允许的范围内，可认为F1F2（选填“=”“”或 “m2，摇动手柄，则立柱上应显示F1F2 C.若m1=m2，仅调整皮带位置使RARB，则立柱上应显示F1F2 D.若m1=m2，既调整皮带位置使RARB，又将球1改放在N位置，则立 柱上应显示F1F2 B 题组四变速圆周运动的受力分析 题16 如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心 的竖直轴转动，小强站在距圆心为r处的P点 相对圆盘不动。如果小强随圆盘一起做变速 圆周运动，那么其所受摩擦力是否仍指向圆 心？ 谢谢！
