5.6 向心力（第一课时） 人教版 高中物理必修二 第五章曲线运动 一、向心力 根据牛顿第二定律,我们知道力和加速度有着必然的联系,直线运动和曲线运动都是这样。今天我们来探究圆周运动中物体的向心力有什么特点和规律,如何在实际问题中应用这些规律。 情景1中,如果绳子断了小球还能做匀速圆周运动吗?为什么? 情景1中,小球在运动过程中,竖直方向上的重力与支持力是什么关系,绳子给小球的作用力在运动过程中有什么特点? 3.情景2中,如果圆盘光滑,物块还能做匀速圆周运动吗?什么力对物块做匀速圆周运动起了作用? 一、向心力 解答:如果绳子断了,小球不能做匀速圆周运动,它将做匀速直线运动,因为绳子断后,它所受的合力为零。 情景1:小球在细绳的牵引下在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。情景2:物块在水平圆盘上随着圆盘做匀速圆周运动。 解答:竖直方向上重力和支持力二力平衡,绳子给小球的力方向不断变化,一直指向圆心,如图所示。 解答:如果圆盘光滑,物块不能做匀速圆周运动;圆盘与物块之间的摩擦力对其做匀速圆周运动起了作用。 情景1、情景2两种情况中小球和物块的运动情况相同吗?它们的受力情况是否也相似?你还想到了什么? 你还能推导出其他向心力的表达式吗? 一、向心力 解答:情景1、情景2两种情况中,小球和物块的运动情况相同,都是做匀速圆周运动;它们的受力情况比较相似,可以归为同一个模型进行研究。 一、向心力 ▲定义：做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，这个合力叫做向心力。产生向心加速度的原因是由于它受到了指向_____的合力。 ▲方向：向心力的方向始终沿着半径指向_____，与线速度方向_____，时刻发生改变。 ▲作用效果：改变线速度的方向。由于向心力始终指向圆心，其方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小。 ▲表达式：Fn＝_____或Fn＝_____。 圆心 圆心 垂直 mω2r 注意：向心力公式不仅适用匀速圆周运动，也适用变速圆周运动或一般的曲线运动。 一、向心力 ▲向心力的特点 ①方向时刻在变化，总是与线速度的方向垂直； ②在匀速圆周运动中，向心力大小不变，向心力是变力，是一个按效果命名的力。 ▲向心力的来源 ①向心力是从力的作用效果命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都可以作为向心力，它可以是重力、弹力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力； ②当物体做匀速圆周运动时，合外力充当向心力；当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力充当向心力。 (多选)如图所示,用长为L的细线拴住一个质量为M的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细线与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g。关于小球的受力情况,下列说法中正确的是( )。 A.小球受到重力、线的拉力和向心力三个力 B.向心力是线对小球的拉力和小球所受重力的合力 C.向心力的大小等于细线对小球拉力的水平分力 D.向心力的大小等于Mgtan θ BCD 一、向心力 ▲向心力来源的实例分析 {5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}向心力来源 实例分析 重力提供向心力 如图所示，用细绳拴住小球在竖直平面内转动，当它经过 最高点时，若绳的拉力恰好为零，则此时向心力由重力提供 弹力提供向心力 如图所示，用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆 周运动，向心力由绳子的拉力提供 摩擦力提供向心力 如图所示，物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转 盘静止，向心力由转盘对物体的静摩擦力提供 一、向心力 ▲向心力来源的实例分析 {5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}向心力来源 实例分析 合力提供向心力 如图所示，细线拴住小球在竖直面内做匀速圆周 运动，当小球经过最低点时，向心力由细线的拉 力和重力的合力提供。 分力提供向心力 如图所示，小球在细线作用下， ... ...
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