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高中物理必修2
圓周運動
第二節 向心力
地球公轉
地球圍繞太陽轉
這些物體為什么會做圓周運動？
討論：那么物體所受的外力沿什么方向？加速度又怎樣呢？
勻速圓周運動是變速曲線運動
運動狀態改變
一定受到外力
一定存在加速度
上圖中的小球受到幾個力的作用 這幾個力的合力沿什么方向
輕繩栓一小球,在光滑
水平面做勻速圓周運動。
演示實驗
繩拉小球
O
受力分析：
O
結論： FN與G相抵消，所以合力為F
FN
G
F
結論：做勻速圓周運動的物體，合外力方向指向圓心，與速度V的方向垂直,只改變速度的方向。
O
F
F
F
V
V
V
O
力與運動分析：
1.定義：做勻速圓周運動的物體所受到的指向圓心的合外力，叫向心力。
2.特點：方向始終與V垂直，指向圓心。
是變力
一.向心力
方向時刻發生變化，
O
F
F
F
V
V
V
O
注意：
1、向心力通常由重力、彈力、摩擦力中的某一個力，或者是某個力的分力，或幾個力的合力所提供。
2、向心力是根據力的作用效果來命名的，受力分析時不要把向心力當作一個獨立的力。
物體相對轉盤靜止，隨盤做勻速圓周運動
F向=F合=Ff
木塊做圓周運動所需向心力：
由圓盤對木塊的靜摩擦力 f 提供
ω
O
G
FN
Ff
小球受到哪些力的作用？
向心力由什么力提供？
想一想
幾個典型的勻速圓周運動
圓錐擺
G
F
F合
r
小球受到哪些力的作用？
θ
O
向心力由拉力F和重力G的合力提供。
向心力由什么力提供？
想一想
幾個典型的勻速圓周運動
玻璃球沿碗壁做勻速圓周運動
幾個典型的勻速圓周運動
衛 星 繞 地 球 運 行
V
F
( b )
幾個典型的勻速圓周運動
光滑桌面上轉動的小球
---彈力
隨圓盤勻速轉動的物體
-----摩擦力
衛星繞地球運動---萬有引力
圓錐擺---重力和彈力的合力
向心力大小可能與哪些因素有關？
二研究向心力的大小
演示實驗：用向心力演示器演示
方法:控制變量法
介紹: 向心力演示儀
G
FN
小
球
靜
止
手
推
檔
板
介紹: 向心力演示儀
G
勻
速
圓
周
運
動
FN
F
F
介紹: 向心力演示儀
演示實驗：用向心力演示器演示
方法:控制變量法
1.F與m的關系
保持r、ω一定
保持r、m一定
2.F與r的關系
保持m、ω一定
3.F與ω的關系
1、r、ω一定，F與m成正比
2、m、ω一定，F與r成正比
3、r、m一定，F與 ω2成正比
結論：向心力F的大小與物體質量m、圓周
半徑r和角速度ω都有關系
實驗過程
r, 一定 m1 =2 m2
m, 一定 r1=2r2
m，r一定 1= 2/2
F1=2F2
F1=2F2
F1=F2/4
結論：
（2） m, 一定時，
（3） m，r一定時，
F
F
（1） r, 一定時，
F
即：

r


m

2
控制變量法
向心力的大小：
角速度一定時,向心力與半徑成正比
線速度一定時,向心力與半徑成反比
代入
得
得
練一練
2、要使一個3千克的物體，以4m/s的速度在半徑為2米的圓周上做勻速圓周運動，要多大的向心力？
1、用細線拴柱一球做勻速圓周運動，下列說法中正確的是（ ）
在線速度一定情況下，線越長越易斷
A
在線速度一定情況下，線越短越易斷
B
在角速度一定情況下，線越長越易斷
C
在角速度一定情況下，線越短越易斷
D
BC
（答案：24牛）
3、質量為m=1kg的物體相對轉盤靜止，隨盤做勻速圓周運動的角速度ω=2rad/s,如果物體到轉盤圓心的距離為R=0.5m,求物體受到的靜摩擦力大小.
ω
O
G
FN
Ff
24
二、向心加速度：
向心力
※注意：勻速圓周運動不僅是變速運
動，同時也是變加速度的運動
1、向心加速度大小：
或
2、向心加速度方向：沿半徑指向心
由向心力產生的
加速度
4、小球做圓錐擺時細繩長L，與豎直方向成θ角，求小球做勻速圓周運動的角速度ω。
O‘
O
mg
T
F
小球受力：
豎直向下的重力G
沿繩方向的拉力T
小球的向心力：
由T和G的合力提供
解：
θ
L
小球做圓周運動的半徑
由牛頓第二定律：
即：
R
課 堂 小 結
一向心力：
⑴ 大小：
⑵ 方向： 沿半徑指向圓心。是變力。
⑶ 特點： F ⊥ V , 方向不斷變化。
⑷ 來源： 重力、彈力、摩擦力或幾 個力的合力，并非一個實際受到的力
或：F=m
v2
r
F=mrω2
二、向心加速度
（1）大小：
或
（2）方向：沿半徑指向圓心
1.關于向心力的說法中，正確的是( )
A.物體由于做圓周運動而產生了一個向心力
B.向心力只改變做圓周運動物體的線速度的方向，不改變線速度的大小
C.做勻速圓周運動物體向心力是不變的
D.做勻速圓周運動的物體，其向心力為其所受的合外力
BD
2.如圖所示，用細繩系著一個小球，使小球在水平面內做勻速圓周運動，不計空氣阻力，關于小球受力說法正確的是（ ）
A.只受重力 B.只受拉力
C.受重力、拉力和向心力 D.受重力和拉力
D

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