第7节 向心力
【知识要点】
1、向心力的概念
做圆周运动的物体不沿直线飞去而是沿着一个圆周运动，说明这个物体必然受到了外力的作用。用绳系着的物体在光滑水平面上做匀速圆周运动，是由于绳子对它有拉力作用，不难想像，如在某时刻剪断细绳，那物体必然沿切线方向飞出做匀速直线运动；如果月球不受地球对它的吸引力，则月球不受任何外力的作用（其它天体对月球的吸引力很小，可忽略），月球必然不会绕地球转动，而是做匀速直线运动，离地球越来越远。
由于物体做圆周运动过程中，至少速度的方向在不断变化，所以物体一定具有加速度。做匀速圆周运动的物体，其加速度的方向始终指向圆心，根据牛顿第二定律，力是产生加速度的原因，所以物体一定受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。
2、向心力的表达式
设做匀速圆周运动物体的向心加速度为a n，所受向心力为Fn，根据牛顿第二定律可得Fn＝ma n
通过上一节内容的学习，我们知道a n＝v2r ＝rω2
所以，Fn＝m v2r ＝m rω2
匀速圆周运动中物体受到的向心力大小不变，但方向始终沿半径方向指向圆心，如图7－1所示，显然，向心力方向不断发生变化，所以向心力是一个变力。
我们对物体进行受力分析时，经常提到重力、弹力、摩擦力等，它们都是按其产生的性质命名的，而向心力则不然，我们是根据它的作用效果（方向始终指向圆心，使物体产生向心加速度，迫使物体做圆周运动）命名的。凡是产生向心加速度的力，不管它属于什么性质，都是向心力。在匀速圆周运动中，合力提供向心力。
如图7－2所示，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动，在此问题中向心力Fn由静摩擦力提供，由于静