第六章 2 向心力-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】人教必修第二册 新课标辅导

2　向心力 　　　[学业要求与核心素养] 1．理解向心力的概念，知道向心力是一种效果力，方向总是指向圆心。 2．知道向心力与哪些因素有关，并能用来进行计算。 3．知道变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点。 一、向心力 1．定义 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。这个指向圆心的力就叫作向心力。 2．作用 对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生改变，因此，所受合力只改变速度的方向。 3．方向 向心力的方向始终指向圆心，由于向心力的方向时刻改变，所以向心力是变力。 4．效果力 向心力是根据力的效果来命名的，凡是能使物体做匀速圆周运动的力，不管属于哪种性质，都是向心力。 二、向心力的大小 Fn＝mω2r　或者Fn＝mv2/r。 三、变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 1．变速圆周运动 变速圆周运动所受合外力一般不等于向心力，合外力一般产生两个方面的效果。 (1)合外力F跟圆周相切的分力Ft，只改变速度的大小。 (2)合外力F指向圆心的分力Fn，此分力即向心力，只改变速度的方向。 2．一般的曲线运动的处理方法 (1)定义：运动轨迹既不是直线，也不是圆周的曲线运动。 (2)处理方法：一般的曲线运动，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圆弧，研究质点在这一小段的运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理，如图6－2－1所示。 图6－2－1 1．判断下列说法的正误。 (1)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是恒力。(×) (2)向心力可以由重力或弹力等来充当，是效果力。(√) (3)圆周运动中指向圆心的合力等于向心力。(√) (4)圆周运动中，合外力等于向心力。(×) (5)向心力产生向心加速度。(√) (6)变速圆周运动的向心力并不指向圆心。(×) (7)做变速圆周运动的物体所受合力的大小和方向都改变。(√) 2．如图6－2－2所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随圆筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供 图6－2－2 A．重力 B．弹力 C．静摩擦力 D．滑动摩擦力 解析　本题可用排除法，首先可排除A、D两项；若向心力由静摩擦力提供，则静摩擦力或其分力应指向圆心，这是不可能的，C错，故选B。 答案　B 知识点一　对向心力的理解 [问题探究] 如图6－2－3所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小。 图6－2－3 (1)本实验采用什么物理方法？ (2)在探究影响向心力大小的因素时，如何进行实验操作？ ①探究向心力和角速度的关系。 ②探究向心力和半径的关系。 ③探究向心力和质量的关系。 提示　(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量的关系，该方法为控制变量法。 (2)①在探究向心力和角速度的关系时，要保持其余的物理量不变，则需要半径、质量都相同，则需要将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处。 ②探究向心力和半径的关系时，要保持其余的物理量不变，则需要质量、角速度都相同，如角速度相同，则应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处。 ③探究向心力和质量的关系时，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，即将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板C处 [归纳升华] 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＝m＝mrω2＝mωv＝mr，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。 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。 角度1　向心力的理解 　如图6－2－4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 图6－2－4 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