第六章 第二节 向心力-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版必修第二册）

第2节　向心力

知识点归纳

知识点一、向心力

1．定义：做圆周运动的物体受到的指向圆心的合外力．

2．作用效果：产生向心加速度，不断改变线速度的方向．

3．方向：总是沿半径指向圆心．

4．大小：F向＝＝mrω2＝．

5．向心力是按作用效果来命名的，是一种效果力．

6．向心力的特点．

(1)向心力是按力的作用效果来命名的力．它不是具有确定性质的某种力，相反，任何性质的力都可以作为向心力．例如，小铁块在匀速转动的圆盘内保持相对静止的原因是静摩擦力充当向心力；若圆盘是光滑的，就必须用细线拴住小铁块，才能保证小铁块同圆盘一起做匀速转动，这时向心力由细线的拉力提供．

(2)向心力的作用效果是改变线速度的方向．做匀速圆周运动的物体所受的合外力即为向心力．它是产生向心加速度的原因，其方向一定指向圆心，是变化的(线速度大小变化的非匀速圆周运动的物体所受的合外力不指向圆心，它既要改变速度方向，同时也改变速度的大小，即产生法向加速度和切向加速度)．

(3)向心力可以是某几个力的合力，也可以是某个力的分力．例如，用细绳拴着质量为m的物体，在竖直平面内做圆周运动到最低点时，其向心力由绳的拉力和物体的重力(F向＝F拉－mg)两个力的合力充当．而在圆锥摆运动中，小球做匀速圆周运动的向心力则是由重力的分力(F向＝mgtanθ，其中θ为摆线与竖直轴的夹角)充当，因此绝不能在受力分析时沿圆心方向多加一个向心力．

7．向心力的来源分析．

(1)任何一种力或几种力的合力，只要它能使物体产生向心加速度，这个合力就是物体做圆周运动所需的向心力．

(2)若物体做匀速圆周运动，其向心力必然是物体所受的合力，它始终沿着半径方向指

向圆心，并且大小恒定．

(3)若物体做非匀速圆周运动，其向心力则为物体所受的合力在半径方向上的分力，而合力在切线方向的分力则用于改变线速度的大小．

知识点二、向心力的实例分析

常见圆周运动问题．

①弹力提供向心力．

如图所示，在光滑水平面上的O点系上绳子的一端，绳子另一端系一小球，

使小球在桌面上做匀速圆周运动，则小球做匀速圆周运动的向心力由绳子的拉力(弹力)提供．

②静摩擦力提供向心力．

如图所示，木块随圆盘一起做匀速圆周运动，其向心力由静摩擦力提供，静摩擦力总是沿半径指向圆心．说明木块相对圆盘的运动趋势方向是沿半径背向圆心，静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反．汽车在水平面上拐弯时所需的向心力就是由路面施加的静摩擦力提供的．

③合力提供向心力．

实际上，上述几种情况均是由合力提供向心力的，只不过物体所受的合力就等于其中某个力而已．物体做匀速圆周运动时，其合力必然等于所需的向心力，只不过有时合力不易求出，必须应用平行四边形定则才能求得．

如图所示，汽车过拱桥经最高点时，其向心力由重力和支持力的合力提供．

④向心力由分力提供

如图所示，物体在竖直面内的光滑轨道内做圆周运动．经过A点时，向心力由轨道施加的支持力和重力在半径方向的分力提供，即Fn＝FN－G1．

补充：

图形	受力分析	以向心加速度方向建立坐标系	利用向心力公式
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知识点三、变速圆周运动