高中物理课件：探究影响向心力大小的因素

1、向心力定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力， 叫向心力.
2、向心力的方向：沿半径指向圆心，即垂直于质点的运动方向. 方向时刻发生变化，是变力.
注意：向心力是根据力的作用效果来命名的，受力分析时不要
把向心力当作一个独立的力.
v
4、向心力的作用效果:
FF
只改变v的方向,不改变v的大小.
小球受力分析： FN
F O
合力
G
分析：绳子对球有指向圆心的力
FN与G相抵消，所以合力为F
小球受力分析： v
F OO F
F
v
v
结论：做匀速圆周运动的小球，合外力指向圆心，与速度v垂直.
【思考】：向心力是不是像重力、弹力、摩擦力那样按性质来命名的？
【牢记】：向心力是效果力，它是物体所受力的合力.向心力的作用效 果是只改变速度的 方向 ， 不改变速度的 大小. 【思考】：匀速圆周运动的合力有何特点？ 【牢记】：匀速圆周运动的合力大小不变，方向沿半径指向圆心，方向 时刻变化，是一变力.
Hale Waihona Puke 2.如图甲所示是一个研究向心力大小与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图， 其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m，放置在未画出的水平圆盘上，圆周 轨道的半径为r，力电传感器测定的是向心力，光电传感器测定的是圆柱体的 线速度大小，表格中是所得数据，图乙为F－v图像、F－v2图像、F－v3图像.
v/(m·s－1) 1 1.5 2 2.5 3 F/N 0.88 2 3.5 5.5 7.9
F OO
v
v
因为在运动方向上所受的合外力为0，
这个方向上的加速度也为0，所以速 度大小不变，只改变速度方向.
为什么？
探究影响向心力大小的因素
实验器材：向心力演示器
1.结构及原理
匀速转动手柄，可使塔轮、长槽和 短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做 匀速圆周运动。挡板对小球的作用力提 供了小球做匀速圆周运动的向心力。同 时，小球挤压挡板的力使挡板另一端压 缩测力套筒的弹簧，压缩量可从标尺上 读出，该读数即显示了向心力的大小。
123
456
③r、ω一定(表三)
序号 F m
1
2
3
4
5
6
(2)数据处理 分别作出F－ω、F－r、F－m的图像，若F－ω图像不是直线，可以作 F－ω2图像. (3)实验结论： ①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与 角速度的平方 成正比. ②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与 半径 成正比. ③在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与 质量 成正比.
1.(多选)下列关于向心力的叙述中，正确的是
√A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力
B.做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外，
还一定受到一个向心力的作用
√C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些
力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力
√D.向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小
(3)若已知向心力公式为F＝m v2，根据上面的图线 r
可以推算出，本实验中圆柱体的质量为_0_.0_8_8__k_g_.
解析 因 F＝mvr2＝0.88v2，r＝0.1 m，则 m＝0.088 kg.
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解析 研究数据表格和题图乙中B图不难得出F∝v2， 进一步研究知题图乙 B 中图线的斜率 k＝ΔΔvF2≈0.88， 故F与v的关系式为F＝0.88v2.
(2)为了研究F与r成反比的关系，实验时除了保持圆柱体质量不变外， 还应保持__线_速__度__大__小__v__不变.
解析 还应保持线速度大小v不变.
2 .实验方法: 控制变量法
1、F与m的关系
保持r、ω一定
2、F与r的关系
保持ω、m一定
3、F与ω 的关系
保持m、 r一定
3.实验数据的记录与分析 (1)设计数据记录表格，并将实验数据记录到表格中(表一、表二、表三) ①m、r一定(表一)
序号
1
2
3
4
5
6
F
ω ω2
②m、ω一定(表二)
序号 F r
第二节 向心力与向心加速度 第1课时 探究影响向心力大小的因素
复习提问
(1)匀速圆周运动的实质是什么?
匀速圆周运动是变速曲线运动
变速曲线运动
运动状态改变 一定受到外力 一定存在加速度
（2）那么做匀速圆周运动的物体所受的合力有何特点？ 加速度又怎样呢？
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
小球受哪些力？合外力有何特点？
(1)数据表格和图乙中的三个图像是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度 大小v的关系时，保持圆柱体质量不变、半径r＝0.1 m的条件下得到的.研 究图像后，可得出向心力F和圆柱体线速度大小v的关系式_F__＝__0_.8_8_v_2__.
v/(m·s－1) 1 1.5 2 2.5 3 F/N 0.88 2 3.5 5.5 7.9
解析 向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是物体受到 的重力、弹力、摩擦力中的某个力或这些力中某几个力的合力， 也可以是某一个力的分力，因此，在进行受力分析时，不能再分 析向心力，B错误，C正确； 向心力时刻指向圆心，是一个变力，与线速度方向垂直，所以向 心力只改变线速度方向，不改变线速度大小，A、D正确.