第06讲 向心力-【寒假自学课】2022年高一物理寒假精品课（人教版2019 必修第二册）

第06讲 向心力 【学习目标】 1.理解向心力的概念，会分析向心力的来源． 2.知道向心力大小与哪些因素有关，并能利用向心力表达式进行计算． 3.理解在变速圆周运动中向心力为合力沿半径方向的分力． 【基础知识】 知识点一、向心力 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圆心的合力，这个合力叫做向心力． 2.公式：Fn＝和Fn＝mω2r. 3.方向：向心力的方向始终指向圆心，由于方向时刻改变，所以向心力是变力． 4.效果力：向心力是根据力的作用效果来命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力． 知识点二、：变速圆周运动和一般的曲线运动 1.变速圆周运动 ①做变速圆周运动的物体所受的合力，并不指向圆心，可以分解为和圆周相切的分力和指向圆心的分力。 ②当合力F的方向与速度的方向的夹角小于90⁰时，物体做加速度圆周运动。 ③当合力 的方向与速度的方向的夹角大于90⁰时，物体做减速圆周运动。 【考点剖析】 例1.关于向心力的说法正确的是(　　) A．物体由于做圆周运动还受到一个向心力 B．向心力可以是任何性质的力 C．做匀速圆周运动的物体其向心力是恒力 D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定指向圆心 【答案】B 【解析】力是改变物体运动状态的原因，因为有向心力物体才做圆周运动，而不是因为做圆周运动才产生向心力，也不能说物体还受一个向心力，故A错误；向心力是效果力，可以是任何一种性质的力，故B正确；物体做匀速圆周运动的向心力方向永远指向圆心，其大小不变，方向时刻改变，故C错误；只有匀速圆周运动中，合外力提供向心力，而非匀速圆周运动中向心力并非物体所受的合外力，而是合外力指向圆心的分力提供向心力，故D错误． 例2.某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水平面内做圆周运动(如图所示)，则下列说法中正确的是(　　) A．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变 B．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大 C．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小 【答案】B 【解析】由向心力的表达式Fn＝mω2r可知，保持绳长不变，增大角速度，向心力增大，绳对手的拉力增大，选项A错误，B正确；保持角速度不变，增大绳长，向心力增大，绳对手的拉力增大，选项C、D错误。 例3．如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c方向沿半径指向圆心，a方向与c方向垂直.当转盘逆时针转动时，下列说法正确的是（ ） A.当转盘匀速转动时，P所受摩擦力方向为c B.当转盘匀速转动时，P不受转盘的摩擦力 C.当转盘加速转动时，P所受摩擦力方向可能为a D.当转盘减速转动时，P所受摩擦力方向可能为b 【答案】A 【解析】转盘匀速转动时，物块P所受的重力和支持力平衡，摩擦力提供其做匀速圆周运动的向心力，故摩擦力方向为c，A项正确，B项错误；当转盘加速转动时，物块P做加速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有指向a方向的切向力，使线速度大小增大，故摩擦力可能沿b方向，不可能沿a方向，C项错误；当转盘减速转动时，物块P做减速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有与a方向相反的切向力，使线速度大小减小，故摩擦力可能沿d方向，不可能沿b方向，D项错误. 【过关检测】 1.一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动。在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做加速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法正确的是（   ） A. 木块A受重力、支持力和向心力 B. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反 C. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心 D. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的法向分力提供向心力 【答案】 D 【解析】A. 木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，A不符合题意； B. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的法向分力提供向心力，则摩擦力的方向与木块运动方向不是相反的，B不符合题意； C. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，因物体做加速圆周运动，则摩擦力的法向分量指向圆心，C不符合题意； D. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的法向分力提供向心力，切向分量使物体加速，D符合题意. 故答案为：D 2.精彩的杂技表演总是受到广大观众的欢迎．如图所示，两条丝带上端拴在天花板上，下端被男演员缠绕在手臂上，女演员搂着男演员的脖子，两人一起在水平面内做匀速圆周运动（第一次）．第二次一起做圆周运动时，丝带的长度更短而丝带与竖直方向的夹角仍不变．下列说法中正确的是(