第二章 匀速圆周运动 2.2 匀速圆周运动的向心力 和向心加速度 复习提问 1、匀速圆周运动是匀速运动吗？ 2、为了描述匀速圆周运动的快慢，我们引入了哪些物理量来描述呢？ 这些做圆周运动的物体受到的合外力以及加速度有什么样的特点呢？ 小活动：使小钢球在桌面上做匀速圆周运动，细绳转动平面与木板平面相平行。体验在不同条件下，绳对小钢球的拉力方向和大小的变化情况。 指向圆心 拉力变大 拉力变小 不能 1、绳对小钢球的拉力方向？ 4、突然松手，物体还能维持圆周运动吗？ 3、增大旋转的半径，拉力大小怎样变化？ 2、减小旋转的速度，拉力大小怎样变化？ O 小钢球在桌面上做匀速圆周运动时的受力分析： O 结论： F支与G相抵消，所以合力为拉力F F支 G F 请问，这个合力F的方向有何特点？与速度方向存在怎样的关系？ O F F F V V V O 小钢球在桌面上做匀速圆周运动时合力与速度的分析： 思考：合外力F的作用效果是什么？ 1.月球、“旋转秋千”做匀速圆周运动时，请分别对它们做受力分析。 2.月球、“旋转秋千”做匀速圆周运动时，它们会受到沿圆周切线方向的力的作用吗？ F F拉 G F合 观察思考： 总结：做匀速圆周运动的物体所受合力有何特点： F F拉 G F合 O F F F V V O V 向心力可以由弹力提供，也可以由其他性质的力提供；可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供。 一、向心力 物体做匀速圆周运动时所受合力方向始终指向圆心，这个指向圆心的合力就叫做向心力。 与速度方向垂直，始终指向圆心（方向不断变化）。 ?向心力的来源： 1、定义： 2、方向： ?作用效果： 只改变速度方向，不改变速度大小，维持物体做匀速圆周运动。 理解注意： 卫星绕地球做匀速圆周运动 F F F 判断向心力的来源： 小物块相对转盘静止，随盘做匀速圆周运动，分析小物块的受力情况： G FN F向 f静 旋转秋千（一） FT r θ O F G 旋转秋千（二） r θ O FT G F1 F2 请同学们总结向心力的来源： ★针对训练1：下列关于做匀速圆周运动的物体的向心力的说法中，正确的是( ) A．物体由于做匀速圆周运动产生了一个向心力 B．物体所受的合力提供向心力 C．向心力的方向始终指向圆心，所以它的方向 保持不变 D．向心力是一个恒力 B ★针对训练2：如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒保持相对静止一起运动，物体的向心力是?( ) A．重力 B．弹力? C．静摩擦力 D．滑动摩擦力? B G f静 N 转动手柄 变速轮塔 变速轮塔 长槽 短槽 横臂挡板 弹簧测力套筒 标尺 向心力演示器 传动皮带 3、向心力的大小 （1）探究方法 ——— 控制变量法 实验探究：向心力的大小F与质量m、半径r和角速度ω和之间的关系。 ?探究向心力的大小F与半径r的关系： ?探究向心力的大小F与质量m的关系： 保持ω、r相同。已知长短槽上小球的质量之比为2：1。得出结论： 保持m、ω相同。已知长短槽上小球圆周运动的半径之比为2：1。得出结论： ?探究向心力的大小F与角速度ω的关系： 保持m、r相同。已知长短槽上小球匀速圆周运动的角速度之比为1：3。得出结论： F ∝m F ∝ω2 F ∝r （2）个人总结：根据上面的探究现象和结论，你认为对于做匀速圆周运动的物体，向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间存在怎样的关系？用公式可以怎么表示呢？ 各量均采用国际单位制表示，则k=1. 由 得： （3）实验结论： 向心力的大小： 或 讨论：有两根材质完全相同的不同长度的细绳，各拉着一个质量相同的小球在水平面内做匀速圆周运动，请问是长绳容易断还是短绳容易断？ 二、向心加速度 1、定义： 得： 3、大小： 根据牛顿第二定律： 做匀速圆周运动的物体，由向心力产生的加速度。 由向心力公式： 2、方向： 始终指向圆心 4、物理意义： 描述做圆周运动的物体线速度方向改 ... ...
