2016-8-3
5.6 向心力
5.6 向心力
所受合外力__________
【复习】
◆ 什么是匀速圆周运动？
◆ “匀速”的含义是什么？
匀速圆周运动是___速曲线运动
变
运动状态改变
一定不等于零
◇ 那么匀速圆周运动物体所受的合外力有何特点？
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物体做圆周运动一定受到力的作用
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人 造 卫 星 绕 地 球 运 行
O
G
N
F
小球受力分析：
O
N与G相平衡，所以合力为F
O
F
F
F
V
V
V
O
结论：物体做匀速圆周运动，合外力指向圆心，且与______垂直
速度V
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一、向心力
1、定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力，这个合力就是向心力。
2、作用效果：
只改变线速度的方向，不改变线速度的大小（或产生向心加速度）。
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（1）向心力是根据力的作用效果来命名的，它不是具有确定性质的某种力。
（2）向心力通常由重力、弹力、摩擦力中的某一个力，或几个力的合力、某个力的分力所提供。即，对物体受力分析时不能考虑向心力。
理解注意
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向心力的方向始终指向圆心，（与线速度方向垂直）它的方向时刻在变化，所以向心力是变力。
3、方向：
4、大小：
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小球受到哪些力的作用？
向心力由什么力提供？
分析得出: 向心力由拉力F和重力G的合力提供。
实验：
用圆锥摆粗略验证向心力的表达式
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二、向心力的来源分析
物体相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动
F向= F合= Ff
由木块受到的重力、支持力、静摩擦力三个力的合力提供。
即圆盘对木块的静摩擦力Ff
G
FN
Ff
木块向心力的来源?
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ω
讨论：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源?
物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。
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F合＝mg tanθ
竖直方向:FN cosθ＝mg
水平方向:F合=mω2r
竖直方向：FN cosθ＝mg
水平方向：F合=mω2 R
沿光滑漏斗或碗内壁做圆周运动的小球
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归纳：向心力的来源
向心力是一种效果力，它可以是某一个力（重力、弹力、摩擦力）或几个力的合力，也可以是某个力的分力。
例：下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？
①、人造地球卫星绕地球运动时；
万有引力
②小球在光滑的水平桌面上运动；(如图1)
③小球在水平面内运动；(如图2)
细绳的拉力
小球重力和绳拉力的合力
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三、向心力加速度
1、定义：任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心，这个加速度叫做向心加速度。
2、方向：向心加速度的方向总是沿着半径指向圆心，跟改点的线速度方向垂直，向心加速度的方向时刻改变。
3、大小：
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四、匀速圆周运动
1、特点：
①线速度大小不变，方向时刻改变。
②角速度、周期、转速都恒定不变。
③向心加速度和向心力大小都不变，
但方向时刻改变。
2、性质：
①线速度仅大小不变，方向时刻改变，是变速运动。
合力全部 提供向心力
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如果一个沿圆周运动的物体所受的合力不
指向圆心，还能做匀速圆周运动吗？
思考
当沿圆周运动的物体所受的合力不指向圆
心时，物体做变速圆周运动。
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五、变速圆周运动和一般曲线运动
Ft 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.
变速圆周运动
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一般曲线运动
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动称为一般曲线运动。
一般曲线运动各个地方的弯曲程度不一样，如何研究？
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样，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方法进行处理。
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匀速圆周运动：
非匀速圆周运动：
F向是F合的指向圆心方向的分力Fn
向心力的来源：可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。
物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。
小结
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关于向心力说法中正确的是（ ）
A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；
B、向心力不改变速度的大小；
C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；
D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力
B
随堂练习
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甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为 1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同时间内甲转过4周，乙转过3周.则它们的向心力之比为（ ）
A.1∶4 B.2∶3
C.4∶9 D.9∶16
C
随堂练习
2016-8-3
如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧帖在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？
解析：对小橡皮受力分析如图。
小橡皮恰不下落时，有：
Ff=mg ①
其中：Ff=μ FN ②
由FN提供向心力： FN=mω2r ③

由①②③得
随堂练习