1、向心力 导入 这就是我们今天将要学习的问题。 勇敢者转盘，空中飞 椅，它们与人一起做 匀速圆周运动。 你知道它们在运动过程中所受合力的方向有什么特点吗？ 讲解 一、向心力 做圆周运动的物体，其运动状态 在不断变化，说明物体一定受到 了力的作用。 V 那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何特点呢？ 讲解 一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动。 小球受到哪几个力作用？用剪刀将细线剪断，观察小球将做什么运 动？你认为使小球做圆周运动的力指向何方？ 研究小球所受 合力的方向 思考与讨论 O G FN F 小球受到重力，桌面支持 力和细线的拉力作用。 O FN与G相平衡，所以合力为F
2、讲解 用剪刀将细线剪断，小球将沿切线方向飞出，做匀速直线运动。 O O F F F V V O 讲解 结论：物体做匀速圆周 运动，合外力指向圆心， 且与线速度V垂直。 对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生 改变，因此，所受合力只改变速度的方向。 V 讲解 1、向心力 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力 就叫作向心力，符号：Fn 3、向心力的作用只改变线速度的方向 2、方向：始终指向圆心（与v垂直或与半径垂直），是变力。 讲解 4、向心力来源 向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力， 它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。 如图：拉力和重力
3、的合力 提供物体做匀速圆周运动 向心力。 O O l m mg F合 FT 讲解 地球绕太阳的运动可近似看作 匀速圆周运动，太阳对地球 的引力提供向心力。 F引 讲解 飞椅与人一起做圆周运动的向 心力Fn则是由绳子斜向上方的 拉力F和所受重力G的合力提 供的。 Fn G F 讲解 静摩擦力提供物体做 匀速圆周的向心力。 A 讲解 二、向心力的大小 思考：研究向心力的大小与哪些因素有关？ 向心力的大小我们可以先通过实验感受向心力大小与圆 周运动的一些运动学量之间的定性关系，再通过实验， 进一步探究向心力的大小与这些量的定量关系。 讲解 实验步骤： （1）在绳子的一端拴一个小沙袋，另一端握在手中，
4、将手举过头顶， 使沙袋在水平面内做圆周运动。沙袋所受的向心力近似等于手通过绳 对沙袋的拉力。 感受向心力 做一做 实验器材：绳子、小沙袋 r 讲解 （2）保持沙袋转动的速度和绳的长度不变，改变沙袋的质量，感 受向心力的变化。 （4）保持沙袋的质量和沙袋转动的速度不变，改变绳的长度，感 受向心力的变化。 （3）保持绳的长度和沙袋的质量不变，改变沙袋转动的速度，感 受向心力的变化。 讲解 实验结论：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。 向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径有什么样关系呢？ 我们可以通过向心力演示器 对此进行更深入的研究。 讲解 做一做 探
5、究向心力大小的表达式 1、实验器材：向心力演示器、两个质量相同的钢球和一个质量小的 铝球。 向心力演示器 1 2 4 3 5 8 7 6 2、向心力演示器的构造 匀速转动手柄1、变速塔轮2和3、长 槽4和短槽5、横臂6、弹簧测力套筒 7、标尺8。 讲解 3、原理 匀速转动手柄，使变速塔轮以及长槽和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受向心力的比值。 讲解 4、实验步骤 （1）向心力与质量关系 让钢球与铝球的质
6、量之比为 2:1。将钢球和铝球分别放在 相同半径处，摇动手柄。观 察套桶露出标度的格数，比 较向心力的大小。 其他条件相同的条件下， 质量越大，套桶露出标度 的格数越多，即向心力越 大 讲解 （2）向心力与角速度的关系 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2:1的塔轮上，转动 手柄观察套筒露出标度的格 数，比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下， 角速度越大，套桶露出标 度的格数越多，即向心力 越大。 讲解 （3）向心力与半径的关系 将两个质量相同的钢球分别 放在不同半径处。摇动手柄 观察套筒露出标度的格数， 比较向心力的大小。 其他条件相同的条件下， 半径越大，套桶
7、露出标度 的格数越多，即向心力越 大。 讲解 精确的实验表明，向心力的大小可以表示为：Fnm2r 由：v=r得 v2 Fnm r 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1、加速、减速、改变速度方向 （1）加速：速度方向与力的方向相同 （2）减速：速度方向与力的方向相反 v F v F 讲解 Fn （3）力的方向与速度方向垂直，只改变速度方 向，不改变速度的大小。 2、变速圆周运动的特点 如图：做圆周运动的沙袋正在加速转动。 O是沙袋运动轨迹的圆心，F是绳对沙袋的 拉力。 F O 讲解 根据F产生的效果，可以把F分解为两个相互垂直的分力：跟圆周相切 的分力Ft和指向圆心的分力Fn。Ft与沙袋
8、运动的速度同向，使得沙袋的 速度越来越大；Fn指向圆心，提供沙袋做圆周运动所需的向心力，改 变沙袋速度的方向。 F Fn Ft Fn改变速度的方向 Ft改变速度的大小 v0 讲解 思考与讨论：当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物体所受合力 的方向与速度方向的夹角是大于90还是小于90呢？ 大于90 FFn Ft v0 Ft与物体运动的速度反向，使得物体 的速度越来越小；Fn指向圆心，提供 物体做圆周运动所需的向心力，改变 物体速度的方向。 r2 r1 讲解 3、一般的曲线运动 （1）定义：运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可以称为 一般的曲线运动。 （2）研究方法：采用圆周运动的分析方
9、法来处理 在研究时，可以把这条曲线分割为许多很 短的小段，质点在每小段的运动都可以看 作圆周运动的一部分。 这样，在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 法来处理了。 v v 1、用细线拴住一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ） A在线速度一定情况下，线越长越易断 B在线速度一定情况下，线越短越易断 C在角速度一定情况下，线越长越易断 D在角速度一定情况下，线越短越易断 BC 课堂练习 课堂练习 2、如图所示，小物块A与圆柱保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速 圆周运动，则A受力情况是受（） A重力、弹力 B重力、向心力 C重力、弹力和摩擦力 D重力、弹力、向心力和
10、摩擦力 A C 课堂练习 3、关于向心力的下列说法正确的是（） A物体由于做圆周运动而产生了一个向心力。 B向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变 速度的大小。 C做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力。 D做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小。 B 课堂练习 4、如图所示，一辆轿车正在水平路面上转弯，下列说法 正确的是（） A水平路面对轿车弹力的方向斜向上 B轿车受到的静摩擦力提供转弯的向心力 C轿车受到的向心力是重力、支持力和牵引力的合力 D轿车所受的合力方向一定与运动路线的切线方向垂直 B 拓展提高 1、两个质量相同的小球，在同一水平面内做匀速圆周运动
11、，悬点相 同，如图所示，A运动的半径比B的大，则（） AA所需的向心力比B的大 BB所需的向心力比A的大 CA的角速度比B的大 DB的角速度比A的大 A A B 拓展提高 2、质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动如图所示， 经过最高点而不脱离轨道的速度临界值是v，当小球以2v的速度经过 最高点时，对轨道的压力值是（ ） A、0 B、mg C、3mg D、5mg C 3、在水平地面上，用水平拉力拉着木箱沿圆弧匀速转弯，O点为 圆心。能正确的表示拉力F及木箱所受摩擦力f的图是（） A B CD B F F F F O O O O 拓展提高 f f f f 课堂总结 1、做匀速圆周运动的物
12、体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的 力就叫作向心力，用符号：Fn 2、方向：始终指向圆心（与v垂直或与半径垂直），是变力。 3、向心力来源 向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力， 它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。 4、向心力的大小可以表示为：Fnm2rFn=mv2/r 板书设计 一、向心力 1、向心力 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 的力就叫作向心力，用符号：Fn 2、方向：始终指向圆心（与v垂直或与半径垂直），是变力。 3、向心力的作用只改变线速度的方向。 4、向心力来源 板书设计 二、向心力的大小 向心力的大小可以表示为：Fnm2r由：v=r得：Fn=mv2/r 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1、变速圆周运动 Fn改变速度的方向Ft改变速度的大小 2、研究方法：采用圆周运动的分析方法来处理 作业布置 课后练习和同步练习 谢 谢
