6.2向心力 讲义-2021-2022学年人教版（2019）高中物理必修第二册

第六章圆周运动 第2节向心力 【素养目标】 1.理解向心力的概念，会分析向心力的来源． 2.知道向心力大小与哪些因素有关，并能利用向心力表达式进行计算． 3.理解在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力． 【必备知识】 知识点一、向心力 1.定义：做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，是由于它受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力． 2．公式：Fn＝和Fn＝mω2r. 3．方向 向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力． 4．效果力 向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力． 【点睛】 1．向心力的作用效果 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，只改变线速度的方向． 2．向心力的来源 物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供． 3．几种常见的实例如下： 实例 向心力 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G 用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 线的拉力提供向心力，F向＝FT 物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff 小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合 知识点二、变速圆周运动和一般的曲线运动 1．变速圆周运动 变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力，合外力一般产生两个方面的效果： (1)合外力F跟圆周相切的分力Ft，此分力产生切向加速度at，描述速度大小变化的快慢． (2)合外力F指向圆心的分力Fn，此分力产生向心加速度an，向心加速度只改变速度的方向． 2．一般曲线运动的处理方法 一般曲线运动，可以把曲线分割成许多很短的小段，每一小段可看作一小段圆弧．圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径．这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理． 【点睛】匀速圆周运动和变速圆周运动的对比 匀速圆周运动 变速圆周运动 线速度特点 线速度的方向不断改变、大小不变 线速度的大小、方向都不断改变 加速度特点 只有向心加速度，方向指向圆心，方向不断改变，大小不变 既有向心加速度，又有切向加速度．其中向心加速度指向圆心，大小、