第六章第二节 向心力-2023-2024学年高一物理精剖细解讲义（人教版2019必修第二册）

第六章第二节 向心力 ——精剖细解学习讲义 知识点：向心力 1、向心力 向心力 一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动，你认为使小球做圆周运动的力指向何方？ 忽略小球受到的阻力，小球受到的合力为细线的拉力，拉力即为使小球做圆周运动的力。由拉力的特点可以知道，拉力的方向指向圆心。 大量实例表明：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。 匀速圆周运动的向心力 由于匀速圆周运动具有向心加速度，根据牛顿第二定律，物体所受合外力不为零，且时刻与速度方向垂直，总是指向圆心。使物体产生向心加速度的力叫做向心力。 作用效果：产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小。 大小：F＝m＝mω2r＝mr＝mωv＝4π2mf2r。 方向：方向时刻与运动（v）方向垂直，始终沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个变力。 向心力的作用效果是改变速度方向，不改变速度大小。 向心力不是作为具有某种性质的力来命名的，而是根据力的作用效果命名的，它可以由 某个力或几个力的合力提供。 向心力的方向指向圆心，与线速度方向垂直，方向时刻在改变，故向心力为变力。 不是质点做圆周运动才产生向心力，而是由于向心力的存在，才使质点不断改变其速度 方向而做圆周运动。 做匀速圆周运动时物体受力满足的条件：合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心。 向心力的来源分析 在匀速圆周运动中，由合力提供向心力；在非匀速圆周运动中，由沿半径方向的合力 提供向心力。 向心力的来源：向心力是按力的作用效果命名的，不是某种性质的力，既可能是重力、弹力、摩擦力，也可能是电场力、磁场力或其他性质的力。也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力。如果物体作匀速圆周运动，则所受合力一定全部用来提供向心力。 几种常见的圆周运动向心力的来源 实例分析 图例 向心力来源 在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未发生滑动 弹力提供向心力 用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动 绳的拉力(弹力)提供向心力 物体随转盘做匀速圆周运动，且物体相对于转盘静止 静摩擦力提供向心力 用细绳拴住小球在竖直平面内做匀速圆周运动，当小球经过最低点时 拉力和重力的合力提供向心力 小球在细绳作用下，在水平面内做匀速圆周运动时 绳的拉力的水平分力(或拉力与重力的合力)提供向心力 1．关于向心力，下列说法正确的是（　　） A．做圆周运动的物体所受的合力一定是向心力 B．向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小 C．物体除受其他的力外还要受到一个向心力的作用 D．做匀速圆周运动的物体所受向心力不变 2．关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（    ） A．物体由于做匀速圆周运动而产生了一个向心力 B．做匀速圆周运动的物体所受的合外力提供了向心力 C．对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力 D．向心力的效果是改变质点的线速度大小 3．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的转速减小以后，物体仍然随圆筒一起匀速转动而未滑动，则下列说法正确的是（    ） A．物体所受弹力增大，摩擦力增大 B．物体所受弹力不变，摩擦力减小 C．物体所受弹力减小，摩擦力不变 D．物体所受弹力增大，摩擦力不变 4．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，这个过程简化为下图的情景，水平板上放一个物体，使水平板和物体一起在竖直平面内做匀速圆周运动，为水平直径，为竖直直径，在运动过程中木板始终保持水平，物块相对木板始终静止，下列说法正确的是（　　） A．在最低点时，物块所受支持力等于物块的重力 B．物块所受合外力不变 C．除c、d两点外，物块都要受摩擦力 D．c、d两点，物块所受支持力相同 5．如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　） A．200 N B．400 N C．600 N D．800 N 6．质点沿半径为r的圆周做匀速圆周运动，其向心力的大小为F，当使它的半径不变，使角速度增大到原来的2倍时，其向心力的大小比原来增大15N，求原来的向心力F的大小为（　　） A．25N B．10N C．15N D．5N 7．利用如图所示的装置可以探究影响向心力大小的因素。将小球放置在横臂的挡板处，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，两小球随之做匀速圆周运动。横臂的挡板对小球的压力提供了小球做匀速圆周运动的向心力，小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，可