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第2节科学探究:向心力
【学习素养·明目标】物理观念:1.知道向心力概念,会分析向心力的来
源.2.知道向心加速度的内涵,能分析匀速圆周运动的向心力.
科学思维:1.能采用控制变量的方法设计相关的探究方案,解决问题.2.能分
析归纳向心力演示仪器材获取的证据,形成相关结论.
一、向心力
1.定义
做圆周运动的物体,受到的始终指向圆心的等效力.
2.方向
始终指向圆心,总是与运动方向垂直.
3.作用效果
向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此向心力不做功.
4.来源
可能是弹力、重力、摩擦力或是它们的合力.做匀速圆周运动的物体,向
心力就是物体受到的合外力;做非匀速圆周运动的物体,向心力不是物体所受
到的合外力.
5.实验与探究
探究做圆周运动的物体所需要的向心力F与其质量m、转运半
实验目的
径r和转动角速度ω之间的关系
实验方法控制变量法
m、ω不变改变半径r,则r越大,向心力F就越大
探究过程m、r不变改变角速度ω,则ω越大,向心力F就越大
ω、r不变改变质量m,则m越大,向心力F就越大
结论物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量、半径、角速度都
1
有关
6.大小
v
2
做匀速圆周运动的物体,所受向心力的大小为F=mωr,而ω=,则F=
r
v2
m.
r
二、向心加速度
1.定义
做圆周运动的物体受到向心力的作用,存在一个由向心力产生的加速度,
这个加速度称为向心加速度.
2.大小
v2
2
a=ωr=.
r
3.方向
向心加速度的方向时刻与向心力的方向一致,且始终指向圆心.
1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)做匀速圆周运动的物体所受到的向心力是恒力.(×)
(2)向心力和重力、弹力、摩擦力一样,是性质力.(×)
(3)向心力是效果力,匀速圆周运动的向心力是合力,非匀速圆周运动的向
心力是合力沿半径方向的分力.(√)
(4)向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.(√)
(5)由于匀速圆周运动的速度大小不变,故向心加速度不变.(×)
2
(6)由于a=ωr,则向心加速度与半径成正比.(×)
2.下列关于做匀速圆周运动的物体所受向心力的说法中,正确的是()
A.物体除其他的力外还要受到一个向心力的作用
B.物体所受的合力提供向心力
C.向心力是一个恒力
D.向心力的大小一直在变
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