6.2向心力（知识解读）-2023-2024学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019必修第二册）

6.2向心力（知识解读）（原卷版） •知识点1 向心力 •知识点2 向心力的大小 •知识点3 变速圆周运动和一般的曲线运动 •作业 巩固训练 知识点1 1、定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力，符号为Fn。 2、方向：指向圆心，向心力方向与速度方向垂直，是变力。 3、作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。 4、向心力的几点说明 （1）向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。物体做匀速圆周运动时，由合力提供向心力。 （2）向心力是根据作用效果命名的，并不是一种新的性质的力，受力分析时，切不可在物体的相互作用力以外再添加一个向心力。 （3）向心力不是物体真实受到的一个力，不能说物体受到向心力的作用，只能说某个力或某几个力提供了向心力。 【典例1-1】下列有关向心力的说法正确的是（　　） A．向心力的方向总是指向圆心，是恒力 B．变速圆周运动的向心力并不指向圆心 C．圆周运动中，合外力等于向心力 D．向心力可以由重力或弹力等来充当，是效果力 【典例1-2】（多选）假定某水平圆形环岛路面如图（a），汽车受到的最大静摩擦力与重力的比值恒定不变，则当汽车匀速率地通过环形路段时，汽车的侧向摩擦力达到最大时的最大速度称为临界速度，下列说法正确的是（　　） A．汽车所受的合力为零 B．汽车受重力、弹力、摩擦力和向心力的作用 C．汽车在环岛路外侧行驶时，其临界速度增大 D．如图（b）质量相等的两辆车以大小相等的速度绕环岛中心转，甲车受到指向轨道圆心的摩擦力比乙车的大 【变式1-1】两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动，则它们的（　　） A．运动的线速度大小相等 B．运动的角速度大小相等 C．向心加速度大小相等 D．向心力大小相等 【变式1-2】如图所示，一辆汽车通过拱桥的桥顶，汽车在竖直方向上受到 　 　力和 　 　 力的作用，向心力是它们的 　 　。 知识点2 的大小 1、感受向心力实验：如图所示，在绳子的一端拴一个小球，另一端握在手中。将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动。此时，小球所受的向心力近似等于手通过绳对小球的拉力。换用不同质量的小球，并改变小球转动的速度和绳的长度，感受向心力的变化； （1）保持小球转动的速度和绳的长度不变，改变小球的质量，感受向心力的变化； （2）保持绳的长度和小球的质量不变，改变小球转动的速度，感受向心力的变化； （3）保持小球的质量和小球转动的速度不变，改变绳的长度，感受向心力的变化。 2、实验结论: 物体做圆周运动需要的向心力与物体质量成正比，与半径成正比，与角速度的二次方成正比。 3、向心力的大小公式：Fn＝mrω2；又因为及和，所以 【典例2-1】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 【典例2-2】（多选）如图所示，一个圆盘在水平面内绕轴做匀速转动，角速度为4rad/s，圆盘上离圆盘中心0.1m的位置有一个质量为0.1kg的小物块A在随圆盘一起做匀速圆周运动，以下说法正确的是（　　） A．物块做匀速圆周运动的线速度大小为0.4m/s B．物块做匀速圆周运动的向心加速度大小为1.6m/s2 C．物块做匀速圆周运动的向心力大小为1.6N D．物块做匀速圆周运动的周期为π 【典例2-3】如图所示是一座半径为40m的圆弧形拱形桥。一质量为1.0×103kg的汽车，行驶到拱形桥顶端时，汽车运动速度为10m/s，则此时汽车运动的向心加速度为多大？向心力大小为多大？汽车对桥面的压力是多少？（g取10m/s2） 【变式2-1】如图所示，有两个质量不同的小球a和b，在光滑倒立的圆锥桶里两个水平面上分别做匀速圆周运动，两个小球做匀速圆周运动的半径Ra＝2Rb，质量ma＝2mb，下列说法正确的是（　　） A．两个小球做圆周运动的向心力大小Fa＝Fb B．两个小球做圆周运动的向心力大小之比 C．两个小球做圆周运动的角速度之比 D．两个小球做圆周运动的线速度大小之比 【变式2-2】如图所示，旋转木马被水平钢杆拴住绕转台的中心轴做匀速圆周运动，若相对两个木马间的杆长为6m，木马质量为30kg，骑木马的儿童质量为40kg，当木马旋转的速度为4m/s时，周期是 　 　s，儿童受到的向心力大小是