第三章

圓周運(yùn)動第2節(jié)科學(xué)探究：向心力第1課時這就是我們今天將要學(xué)習(xí)的問題。勇敢者轉(zhuǎn)盤，空中飛椅，它們與人一起做勻速圓周運(yùn)動。你知道它們在運(yùn)動過程中所受合力的方向有什么特點嗎？1.理解向心力的概念，知道向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。2.感受影響向心力大小的因素，通過實驗探究它們之間的關(guān)系。3.掌握向心力的表達(dá)式，能夠計算簡單情境中的向心力。知識點一：向心力取一根細(xì)繩，一端系一小球，另一端固定在一枚圖釘上。將圖釘釘于水平光滑木板上，如圖所示：（1）用手指沿小球與圖釘連線的垂直方向輕輕彈擊小球，在細(xì)繩未伸直前，小球做什么運(yùn)動？（2）用手指彈擊小球，方向同上，加大彈擊力量，使小球運(yùn)動過程中細(xì)繩伸直。細(xì)繩伸直后，小球做什么運(yùn)動？1、小球受哪幾個力的作用？2、是什么力改變了小球的運(yùn)動方向，使小球做圓周運(yùn)動？GFNF拉O合力OvvvOF拉F拉F拉1、小球重力、桌面的支持力和繩子的拉力。2、拉力改變了小球的方向，使它做圓周運(yùn)動。思考1.定義：

做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合力總指向圓心，這個指向圓心的力叫作向心力。符號：FN2.方向：與速度方向垂直，時刻指向圓心，是變力。3.作用效果：改變速度的方向。OFFFvvvO力是矢量，向心力的方向時刻發(fā)生改變，所以向心力是變力

如圖所示的兩個小球都在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，請對小球進(jìn)行受力分析。mgNmgN思考：小球受重力、彈力那向心力從哪里來呢？向心力的施力物體又是什么物體呢？向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣作為具有某種性質(zhì)的力來命名的。它是由某個力或者幾個力的合力提供的，是根據(jù)力的作用效果命名的。只能表述為什么力提供向心力，不能說物體受到向心力。mgmgNN可以這樣表述：物體所受重力和彈力的合力充當(dāng)向心力；或者物體所受支持力在水平方向上的分力充當(dāng)向心力。4.向心力的來源OF引F合＝F引

＝F向OmgFNFfF向

＝FfOmgFNF向＝FN+mg常見勻速圓周運(yùn)動向心力的來源分析θO'ORωθωθmmOrmgFNF合mgFNF合F合＝mgtanθ=F向豎直方向:FNcosθ＝mg水平方向:F合=FNsinθ豎直方向：FNcosθ＝mg水平方向：F合=FNsinθ沿光滑漏斗或碗內(nèi)壁做圓周運(yùn)動的小球做一做取一根空心管，將一根尼龍線穿過它，在尼龍線一端拴一塊質(zhì)量很小的物體，另一端掛一籃球，手握空心管掄動該物體，使該物體做圓周運(yùn)動。發(fā)現(xiàn)當(dāng)該物體的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時，籃球就會處于靜止?fàn)顟B(tài)，甚至還可以讓籃球不斷上升。如果依次增大被轉(zhuǎn)動物體的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動的半徑、轉(zhuǎn)動的角速度，情況會如何？隨著做圓周運(yùn)動物體的質(zhì)量變大、轉(zhuǎn)動半徑變大、角速度變大，能拉起的籃球數(shù)量也變多。說明物體做圓周運(yùn)動時所需的向心力與物體質(zhì)量、轉(zhuǎn)動半徑以及角速度有關(guān)。知識點二：探究影響向心力大小的因素1、實驗?zāi)康奶骄孔鰣A周運(yùn)動的物體所需要的向心力F與其質(zhì)量m、轉(zhuǎn)動半徑r和轉(zhuǎn)動角速度ω之間的關(guān)系。2、實驗器材：向心力演示器(如下圖)、小球等。3、實驗方法：控制變量法（1）F與m的關(guān)系保持r、ω一定，m大，F(xiàn)也大（3）F與ω

的關(guān)系保持m、r一定，ω大，F(xiàn)也大（2）F與r的關(guān)系保持ω

、m一定，r大，F(xiàn)也大4、實驗步驟（1）向心力與質(zhì)量關(guān)系讓鋼球與鋁球的質(zhì)量之比為2:1。將鋼球和鋁球分別放在相同半徑處，搖動手柄。觀察套桶露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。其他條件相同的條件下，質(zhì)量越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大（2）向心力與角速度的關(guān)系將兩個質(zhì)量相同的小鋼球放在相同半徑處。皮帶套在兩個半徑為2:1的塔輪上，轉(zhuǎn)動手柄觀察套筒露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。其他條件相同的條件下，角速度越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大。（3）向心力與半徑的關(guān)系將兩個質(zhì)量相同的鋼球分別放在不同半徑處。搖動手柄觀察套筒露出標(biāo)度的格數(shù)，比較向心力的大小。其他條件相同的條件下，半徑越大，套桶露出標(biāo)度的格數(shù)越多，即向心力越大。精確的實驗表明，向心力的大小可以表示為：Fn

＝mω2r由：v=ωr得

1.(多選)下面關(guān)于向心力的敘述中，正確的是（

）A.向心力的方向始終沿著半徑指向圓心，所以是一個變力B.做勻速圓周運(yùn)動的物體，除了受到別的物體對它的作用力外，還一定受到一個向心力的作用C.向心力可以是重力、彈力、摩擦力中的某個力，也可以是這些力中某幾個力的合力，或者是某一個力的分力D.向心力只改變物體速度的方向，不改變物體速度的大小BCD2.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個物體，物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動，物體所需的向心力由下面哪個力來提供()A.重力 B.彈力C.靜摩擦力 D.滑