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向心力Andy物理圆周运动向心力

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

问题？游乐场里有各种有趣的游戏项目。空中飞椅因其刺激性而深受很多年轻人的喜爱。飞椅与人一起做匀速圆周运动的过程中，受到了哪些力？所受合力的方向有什么特点？

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。那么迫使物体做圆周运动的力的方向有何特点呢？

小球受到几个力的作用?这几个力的合力沿什么方向?小球受到重力、桌面的支持力和绳子的拉力。重力和支持力相互抵消，合力为绳子的拉力，沿着绳子指向圆心。轻绳栓一小球,在光滑桌面上做匀速圆周运动GFNF

思考与讨论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（图6.2-1）。用剪刀将细线剪断，观察小球的运动。你认为使小球做圆周运动的力指向何方？忽略小球运动时受到的阻力，在桌面上做匀速圆周运动的小球所受的合力为细线的拉力，拉力即为使小球做圆周运动的力，根据拉力的特点可以知道拉力的方向指向圆心。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。这个指向圆心的力就叫作向心力（centripetalforce）。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。应该强调的是，向心力并不是像重力、弹力、摩擦力那样作为具有某种性质的力来命名的。它是由某个力或者几个力的合力提供的，是根据力的作用效果命名的。例如，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；向心力的方向和来源：

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到一个指向圆心的合力，这个力叫做向心力向心力是恒力吗？2、方向特点：3、效果：1、定义：

OF引F合＝F引＝Fn在匀速圆周运动中，合力提供向心力向心力的来源分析

向心力的来源分析OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg

向心力的来源分析TGF合

总结:物体做匀速圆周运动时由合力提供向心力.①向心力是根据效果命名的力,并不是一种新的性质的力②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,只能说某个力或某几个力提供了向心力.向心力的来源

几种常见的匀速圆周运动受力图FNmgF静转盘

几种常见的匀速圆周运动受力图OθOFTmgF合圆锥摆

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ωGfFN几种常见的匀速圆周运动受力图

F合ωθOORθωθmmOrmgNmgNF合Fn=F合沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球几种常见的匀速圆周运动受力图

向心力的大小在物理学中，认识物理量时可以先定性了解，然后再探究不同物理量之间的定量关系。因此，我们也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。做一做感受向心力如图6.2-3所示，在绳子的一端拴一个小沙袋（或其他小物体），另一端握在手中。将手举过头顶，使沙袋在水平面内做圆周运动。此时，沙袋所受的向心力近似等于手通过绳对沙袋的拉力。换用不同质量的沙袋，并改变沙袋转动的速度和绳的长度，感受向心力的变化。

因为沙袋还受到重力的作用，手所提供的拉力不完全是向心力。但这个实验对于体会向心力的大小与哪些量有关，还是很有意义的。通过上面的实验，可以知道：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。我们还可以利用向心力演示器对此进行更深入的研究。实验探究向心力大小的表达式

向心力表达式:

变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点仔细观察运动员掷链球时的动作，结合手握绳子使沙袋加速转动的体会，可以发现：我们使沙袋加速转动时，绳子牵引沙袋的方向并不与沙袋运动的方向垂直。也就是说，沙袋加速时，它所受的力并不严格指向运动轨迹的圆心。图6.2-5表示做圆周运动的沙袋正在加速转动的情况。O是沙袋运动轨迹的圆心，F是绳对沙袋的拉力。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。思考与讨论：当物体做圆周运动的线速度逐渐减小时，物