6.2 向心力 讲义-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.2、向心力 1、向心力 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做向心力，符号：Fn 2、方向：始终指向圆心（与v垂直或与半径垂直），是变力。 3、向心力的作用只改变线速度的方向 4、向心力来源 向心力是根据力的作用效果命名的，它不是具有确定性质的某种力，它可以是某一个力或者几个力的合力提供的。 做圆周运动的物体所受向心力的大小与物体的质量、速度、轨道半径等因素有关系。 向心力的大小可以表示为：Fn＝mω2r 5、变速圆周运动的特点 根据F产生的效果，可以把F分解为两个相互垂直的分力：跟圆周相切的分力Ft和指向圆心的分力Fn。Ft与沙袋运动的速度同向，使得沙袋的速度越来越大；Fn指向圆心，提供沙袋做圆周运动所需的向心力，改变沙袋速度的方向。 【例题1】用细线拴住一球做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ） A．在线速度一定情况下，线越长越易断 B．在线速度一定情况下，线越短越易断 C．在角速度一定情况下，线越长越易断 D．在角速度一定情况下，线越短越易断 【例题2】如图所示，小物块A与圆柱保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动，则A受力情况是受（　　） A．重力、弹力 B．重力、向心力 C．重力、弹力和摩擦力 D．重力、弹力、向心力和摩擦力 【例题3】关于向心力的下列说法正确的是（　　） A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力。 B．向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变速度的大小。 C．做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力。 D．做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小。 【例题4】质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动如图所示，经过最高点而不脱离轨道的速度临界值是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力值是（ ） A、0 B、mg C、3mg D、5mg 圆周运动问题的处理方法和步骤 1.确定研究对象、研究状态 2.分析其运动情况，判断圆心位置、v、r等 3.分析其受力情况，判断什么力提供向心力 匀圆运动：分析其合外力F合/变圆运动：找其指向圆心的分力　 4.根据牛顿定律列式并求解 常见圆周运动 “杆球”模型（杆连着的小球在竖直平面内的圆周运动（光滑管道）） v临=0 特点：杆既能对小球产生拉力，又能产生支持力，在最高点速度可以为0 当v=0时,FN=mg,FN为支持力,沿半径背离圆心 当0<v<时,mg-FN=m,FN背离圆心,随v的增大而减小 当v=时,FN=0 当v>时,mg+FN=m,FN指向圆心并随v的增大而增大 如图所示，长为L的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内做圆周运动，求: 1） 当小球在最高点时的速度为时，杆对球的作用力 2） 当小球在最高点时的速度为时，杆对球的作用力 3） 当小球在最高点时的速度为2时，杆对球的作用力 “绳球”模型（轻绳栓着小球在竖直平面内的圆周运动（沿光滑环内壁的运动） 特点：绳上只可能产生拉力，而不能产生支持力 由mg=m得，v临= 过最高点时,v≥,FN+mg=m,绳、轨道对球产生弹力FN 当v<时,不能过最高点,在到达最高点前,绳已松弛或小球已经脱离圆轨道 【例题5】如图所示，过山车的轨道可视为竖直平面内半径为R的圆轨道。质量为m的游客随过山车一起运动，当游客以速度v经过圆轨道的最高点时（　　） A. 处于超重状态 B.速度v的大小一定为 C.向心加速度方向竖直向下 D.座位对游客的作用力为mg 水平转盘上运动物体的临界问题的解题步骤 (1)判断临界状态:有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,这表明题述的过程存在临界点;若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就是临界状态;若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值点,这个极值点也往往是临界状态。 (2)确定临界条件:判断题述的过程存在临界状态之后,要分析临界状态出现的条件,以数学形式表达出来。 (3)选择物理规律:当确定了物体运动的临界状态和临界条件后,对于不同的运动过程或现象,要分别选择相对应的物理规律,然后再列方程求解。 (4)核心提示 　①先确定研究对象受力情况,看哪些力充当向心力。 　②注意分析物体所受静摩擦力的大小和方向椭圆盘转速的变化发生怎样的变