6.2 向心力-【起飞计划】2023-2024学年高一物理同步讲练（人教版2019必修第二册）

6.2 向心力 考点一 向心力 1.做匀速圆周运动的物体所受的指向圆心的力 2．公式：Fn＝和Fn＝mrω2. 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． 5.作用效果 改变线速度的方向。由于向心力始终指向圆心，其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。 技巧归纳 向心力的来源 物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供． 几种常见的实例如下： 实例 向心力 示意图 用细线拴住的小球在竖直面内转动至最高点时 绳子的拉力和重力的合力提供向心力，F向＝F＋G 用细线拴住小球在光滑水平面内做匀速圆周运动 线的拉力提供向心力，F向＝FT 物体随转盘做匀速圆周运动，且相对转盘静止 转盘对物体的静摩擦力提供向心力，F向＝Ff 小球在细线作用下，在水平面内做圆周运动 重力和细线的拉力的合力提供向心力，F向＝F合 [例题1] （2023春•郴州期末）如图所示，细线一端固定在A点，另一端系着小球。给小球一个初速度，使小球在水平面内做匀速圆周运动，关于该小球的受力情况，下列说法中正确的是（　　） A．受重力、向心力作用 B．受细线拉力、向心力作用 C．受重力、细线拉力作用 D．受重力、细线拉力和向心力作用 [例题2] （2023春•滑县期末）如图所示，餐桌上的转盘匀速转动，碗相对于转盘静止，则碗所受力的个数为（　　） A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 [例题3] （2023春•建平县校级期末）滑冰运动员在水平冰面上转弯时可近似看成做半径为R＝8m的圆周运动。已知冰鞋与冰面间的最大径向静摩擦力与运动员重力的比值为0.8，重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．运动员转弯时，支持力分力提供向心力 B．运动员转弯时，重力与支持力的合力提供向心力 C．运动员转弯时，最大速度为4m/s D．运动员转弯时，最大速度为8m/s [例题4] （2023•天心区校级开学）杂技演员骑着摩托车沿着光滑的内壁进行“飞车走壁”表演，演员和摩托车的总质量为m，演员骑着摩托车（视为质点）在不同平面做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　） A．演员骑着摩托车经过C处的角速度大于D处的角速度 B．演员骑着摩托车经过C处的角速度小于D处的角速度 C．演员骑着摩托车经过C处受到的侧壁弹力小于D处受到的弹力 D．演员骑着摩托车经过C处受到的侧壁弹力等于D处受到的弹力 [例题5] （2023春•吉林期末）长度为1m的细线，拴一质量m＝2kg的小球（不计大小），另一端固定于O点。让小球在水平面内做匀速圆周运动，这种运动通常称为圆锥摆运动。如图所示，摆线与竖直方向的夹角α＝37°，重力加速度g＝10m/s2，则下列说法正确的是（　　） A．小球运动的角速度为 B．细线的拉力大小为16N C．小球运动的线速度大小为1.2m/s D．小球所受到的向心力大小为15N 考点二 变速圆周运动和一般曲线运动 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，此分力产生切向加速度at，描述速度大小变化的快慢． (2)合外力F指向圆心的分力Fn，此分力产生向心加速度an，向心加速度只改变速度的方向． 2．一般曲线运动的处理方法 一般曲线运动，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．圆弧弯曲程度不同，表明它们具有不同的半径．这样，质点沿一般曲线运动时，可以采用圆周运动的分析方法进行处理． [例题6] （2022•天津模拟）一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图所示，物体轨迹上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一个圆，在极限情况下，这个圆叫做A点的曲率圆，其半径叫做A点的曲率半径，已知该物体经过A点的速率为v，向心加速度大小为an，则A点的曲率半径为（　　） A． B． C．v2an D．无法确定 [例题7] （2021春•中原区校级期中）一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替，如图甲所示，曲线上A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一个圆，在极限情况下，这个圆叫做A点的曲率圆，其半径叫做A点的曲率半径。现将一物体沿着与水平面成α角的方向以5m/s的速度从地面抛出，如图乙所示，其轨迹最高点P离地面的高度为5m，P点的曲率圆恰好与地面相切，忽略空气阻力（g取10m/s2），则cosα为（