内容正文:
第五章 曲线运动
物理·必修2
菜 单
第6节 向心力
第五章 曲线运动
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菜 单
[学习目标]
1.理解向心力是一种效果力,其效果是产生向心加速度,方向总是指向圆心。
2.知道向心力大小与哪些因素有关,并能用来进行计算。
3.知道在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力。
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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_______的合力,这个合力叫作向心力。
2.公式:___________和_____________。
一、向心力
圆心
Fn=mω2r
课前预习·落实基础
Fn=meq \f(v2,r)
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3.方向:向心力的方向始终指向_________,由于_____________时刻改变,所以向心力是变力。
4.效果力:向心力是根据力的______来命名的,凡是产生加速度的力,不管属于哪种性质,都是向心力。
圆心
向心力的方向
效果
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1.(1)做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。( × )
(2)向心力和重力、弹力一样,都是根据性质命名的。( × )
(3)向心力可以是物体受到的某一个力,也可以是物体受到的合力。( √ )
►自主思考——判一判
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1.变速圆周运动的合力:变速圆周运动的合力产生两个方向的效果。
二、变速圆周运动和一般的曲线运动
图5-6-1
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(1)跟圆周相切的分力Ft:产生_______加速度,此加速度描述线速度________变化的快慢。
(2)指向圆心的分力Fn:产生________加速度,此加速度描述速度________改变的快慢。
切向
大小
向心
方向
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2.一般的曲线运动的处理方法
(1)定义:运动轨迹既不是_______也不是_______的曲线运动。
(2)处理方法:一般的曲线运动中,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_______,研究质点在这一小段的运动时,可以采用圆周运动的处理方法进行处理。
直线
圆周
圆弧
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2.(1)变速圆周运动的向心力并不指向圆心。( × )
(2)变速圆周运动的向心力大小改变。( √ )
(3)做变速圆周运动的物体所受合力的大小和方向都改变。( √ )
►自主思考——判一判
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考点一 匀速圆周运动向心力的理解
课堂互动·考点突破
1.向心力的特点
(1)方向:方向时刻在变化,始终指向圆心,与线速度的方向垂直。
(2)大小:Fn=meq \f(v2,r)=mrω2=mωv=meq \f(4π2,T2)r,在匀速圆周运动中,向心力大小不变;在非匀速圆周运动中,其大小随速率v的变化而变化。
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2.向心力的作用效果:由于向心力的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。
3.向心力的来源
(1)匀速圆周运动:向心力等于物体的合外力,可能分三种情况:一是等于合力,二是等于某一个力,三是等于某个力的分力。
(2)非匀速圆周运动:向心力不一定等于物体的合外力,但一定等于物体沿半径方向的合力。
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4.匀速圆周运动向心力的来源及几个典型案例
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[例1]如图5-6-2所示,有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动,小强站在距圆心为r处的P点不动,关于小强的受力下列说法正确的是
命题角度1 向心力的理解
图5-6-2
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A.小强在P点不动,因此不受摩擦力作用
B.小强随圆盘做匀速圆周运动,其重力和支持力充当向心力
C.小强随圆盘做匀速圆周运动,盘对他的摩擦力充当向心力
D.若使圆盘以较小的转速转动时,小强在P点受到的摩擦力不变
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[答案] C
[审题指导]
eq \x(分析受力)―→eq \x(分析各力的效果)―→eq \x(确定向心力)
[自主解答] 由于小强随圆盘做匀速圆周运动,一定需要向心力,该力一定指向圆心方向,而重力和支持力在竖直方向上,它们不能充当向心力,因此他会受到摩擦力作用,且充当向心力,A、B错误,C正确;由于小强随圆盘转动半径不变,当