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向心力
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學習目標
1、知道向心力的概念及特點。
2、感受影響向心力大小的因素，通過實驗探究向心力大小的表達式 。
3、掌握向心力的表達式，能夠計算簡單情境中的向心力。
1、一個小球在細線的牽引下，繞光滑桌面上的圖釘做勻速圓周運動。用剪刀將細線剪斷，小球還能做圓周運動嗎？
FN
G
F
合力
2、剪斷繩子之前，小球做勻速圓周運動時，受力情況如何？合力有什么特點？
合力為繩子的拉力，沿著繩子指向圓心
思考
大量實例都表明：做勻速圓周運動的物體所受的合力總指向圓心， 這個指向圓心的力就叫作向心力。用符號Fn來表示。
一、向心力
O
F引
F合＝F引 ＝Fn
月球繞地球做（近似）勻速圓周運動
向心力的特點
特點：
1.向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質的力中的某
一個力，也可以是幾個力的合力，還可以是某個力的分力。
物體做勻速圓周運動時，由合力提供向心力。
2.向心力是根據作用效果命名的，并不是一種新的性質的力。
3.向心力的方向總指向圓心，與速度方向垂直，是變力，作用是只改變速度的方向。
在繩子的一端拴一個沙袋，另一端握在手中。將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內做圓周運動。此時，沙袋所受的向心力近似等于手通過繩對沙袋的拉力。換用不同質量的沙袋，并改變沙袋轉動的速度和繩的長度，感受拉力的變化。
感受向心力
猜想：向心力大小可能與沙袋質量、轉動速度、轉動半徑有關。
1.保持沙袋轉動的速度和繩的長度不變，沙袋的質量越大，感受到拉力越大。
2.保持繩的長度和沙袋的質量不變，
沙袋轉動的速度越大，感受到拉力越大。
3.保持沙袋的質量和沙袋轉動的速度不變，繩子長度越長，感受到的拉力越大。
二、探究向心力大小的表達式
1：手柄 2和3：變速塔輪
4：長槽 5：短槽
6：橫臂擋板 7：彈簧測力計套筒
8：標尺
向心力演示器的結構
原理:
勻速轉動手柄,可以使塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉動，槽內的小球也隨著做勻速圓周運動。橫臂擋板對小球的壓力提供了小球做勻速圓周運動的向心力,球對擋板的反作用力，通過橫臂杠桿作用使彈簧測力計套筒下降，從而露出標尺，大小可以由標尺露出的紅白相間等分格子顯示。
二、探究向心力大小的表達式
1、研究向心力大小與物體質量、速度、
軌道半徑關系時，應采用什么物理方
法研究。
控制變量法
2、利用向心力演示器怎樣才能在改變某
個物理量時保持其他物理量不變？
二、探究向心力大小的表達式
1、探究Fn和m的關系（控制r和ω相等）
二、探究向心力大小的表達式
（1）條件：r1=r2 、 ω1=ω2；m1：m2=2：1
（2）現象：Fn1：Fn2=2：1
（3）結論：r、ω相等時，Fn∝m
二、探究向心力大小的表達式
2、探究Fn和r的關系（控制m和ω相等）
（1）條件：m1=m2、 ω1=ω2；r1：r2=2：1
（2）現象：Fn1：Fn2=2：1
（3）結論：m、ω相等時，Fn∝r
二、探究向心力大小的表達式
（1）條件：m1=m2、r1=r2 、 ω1：ω2=2：1
3、探究Fn和ω的關系（控制m和r相等）
（3）結論：m、r相等時，Fn∝ω2
（2）現象：Fn1：Fn2=4：1
實驗結論: 物體做圓周運動需要的向心力與物體質量成正比，與半徑成正比，與角速度的二次方成正比。
根據 推導向心力的另一表達式：
公式：
Fn＝mω2r
二、探究向心力大小的表達式
三、課堂練習
【課堂練習1】物體做勻速圓周運動的條件是( )
A.物體有一定的初速度，且受到一個始終和初速度垂直的恒力作用
B.物體有一定的初速度，且受到一個大小不變，方向變化的力的作用
C.物體有一定的初速度，且受到一個大小不變，方向始終指向圓心的力的作用
D.物體有一定的初速度，且受到一個大小不變，方向始終跟速度垂直的力的作用
【正確答案】CD
三、課堂練習
【課堂練習2】如圖所示，一個圓盤在水平面內勻速轉動，角速度是4rad/s。盤面上距圓盤中心0.10m的位置有一個質量為0.10 kg的小物體在隨圓盤一起做勻速圓周運動。
求小物體做勻速圓周運動所需向心力的大小。
解：根據向心力的公式Fn＝mω2r
Fn=0.10×0.10×42 N=0.16N
方向：總是指向圓心，與速度方向垂直
向心力
定義：做勻速圓周運動的物體受到的指向圓心的合力
特點：是變力，可以是重力、彈力、摩擦力等性質
力，也可以是它們的合力或某一個力的分力。
只改變速度的方向，不改變速度的大小
大小：
Fn＝mω2r
課堂總結
課后作業
1、請同學們下載并完成課后習題。
2、觀察身邊有哪些做勻速圓周運動的例子。
3、試著分析什么力提供了它們做勻速圓周運動的向心力。

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