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
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实验目的
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探究做圆周运动的物体所需要的向心力F与其质量m、转运半径r和转动角速度ω之间的关系
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实验方法
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控制变量法
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探究过程
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m、ω不变
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改变半径r，则r越大，向心力F就越大
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m、r不变
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改变角速度ω，则ω越大，向心力F就越大
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ω、r不变
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改变质量m，则m越大，向心力F就越大
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结论
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物体做圆周运动需要的向心力与物体的质量、半径、角速度都有关
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6．大小
做匀速圆周运动的物体，所受向心力的大小为F＝mω2r，而ω＝，则F＝m.
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
a＝ω2r＝.
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． (×)
(6)由于a＝ω2r，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化
B [向心力是一个效果力，并不单独存在，选项A错误；做匀速圆周运动的物体所受合力提供向心力，大小不变，方向时刻指向圆心，选项B正确，选项C、D错误．]
