6.2 向心力 知识清单-2024-2025学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理知识清单系统梳理了向心力相关知识体系。从向心力的定义、作用效果及来源出发，通过实验探究其大小表达式，进而扩展到变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点，形成从基础到应用的递进学习支架。 知识链路逻辑清晰，以控制变量法探究向心力表达式体现科学探究，通过受力分解模型建构培养科学思维，结合转盘、连接体等实例分析，注重临界问题提醒，助力学生深化运动与相互作用的物理观念。

6.2　向心力 知识清单 知识点 1 知识点 1 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.作用效果:向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小。 3.来源:向心力可以由某个力或者几个力的合力提供,也可由某个力的分力提供。向心力是根 据力的作用效果命名的。 第六章 圆周运动 高中同步 1.向心力演示器 知识点 1 知识点 2 探究向心力大小的表达式 第六章 圆周运动 高中同步 控制变量 探究内容 ω、r相同,改变m 探究向心力Fn与质量m的关系 m、r相同,改变ω 探究向心力Fn与角速度ω的关系 m、ω相同,改变r 探究向心力Fn与半径r的关系 2.探究方法 3.向心力表达式 精确的实验表明,向心力的大小可以表示为:Fn=mω2r或Fn=m 。 将v=ωr、ω= 代入Fn=mω2r,可得向心力的不同表达式:Fn=m r=mωv。 第六章 圆周运动 高中同步 1.变速圆周运动的受力特点 做变速圆周运动的物体,其所受的合力不指向圆心。合力F可以分解为两个互相垂直的分力: 跟圆周相切的分力Ft和指向圆心的分力Fn。Ft产生切线方向的加速度,切向加速度与物体的 速度方向共线,改变速度的大小;Fn产生指向圆心方向的加速度,与速度方向垂直,改变速度的 方向。 (1)如图甲所示,合力F与速度v方向的夹角θ大于90°,物体做减速圆周运动。   知识点 1 知识点 3 变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 第六章 圆周运动 高中同步 (2)如图乙所示,合力F与速度v方向的夹角θ小于90°,物体做加速圆周运动。   2.一般曲线运动的研究方法 如图所示,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,研究质点在每一 小段的运动时,可以采用圆周运动的分析方法进行处理。 第六章 圆周运动 高中同步   第六章 圆周运动 高中同步 一语破的 1.向心力只能改变速度的方向,不能改变速度的大小。 2.不一定。匀速圆周运动的合外力等于向心力,变速圆周运动的向心力是合外力的一个分 力。 3.不一定。物体做圆周运动所需的向心力,不仅和物体的速度有关,还和物体的质量、运动半 径有关。 第六章 圆周运动 高中同步 1.应用向心力公式解题的一般步骤 向心力公式实质上就是牛顿第二定律在圆周运动中的具体应用。用向心力公式解题的思路 与用牛顿第二定律解题的思路相似。 (1)明确研究对象,进行受力分析,画出受力示意图; (2)分析运动情况,确定运动的平面、圆心和半径,明确向心力的方向; (3)在向心力方向上,列出合力的表达式,根据向心力公式列方程求解。 定点 应用向心力公式解答圆周运动问题 规律定点总结 第六章 圆周运动 高中同步 实例受力图解 力的合成与分解 原理与应用   转盘对物体的静摩擦力提供 向心力   FN=mg; Ff=F合=mω2r≤Ffmax 2.几种常见的匀速圆周运动 第六章 圆周运动 高中同步   重力和细线的拉力的合力提 供向心力   或     或 F合=mg tan θ=mω2l sin θ   筒壁对物体的 弹力提供向心力   Ff=mg; FN=F合=mω2r 第六章 圆周运动 高中同步   重力和侧壁的弹力的合力提 供向心力   或     或 F合= =mω2r   重力和升力的合力提供向心 力   或     或 F合=mg tan θ=mω2r 第六章 圆周运动 高中同步   细线的拉力提供向心力   FN=Mg FT=mg= F合=Mω2r 第六章 圆周运动 高中同步 3.涉及连接体的圆周运动 (1)问题综述 圆周运动中的连接体问题是指两个或两个以上的物体通过一定的约束绕同一转轴做圆周运 动的问题。这类问题的一般解题思路是:分别隔离物体进行受力分析,画出受力示意图,确定 轨道平面和半径。要特别注意物理量间的关系,例如,同轴转动的两物体角速度、周期和转 速相同,连接杆(或连接绳)对关联两物体的作用力等大、反向,等等。 (2)常见的情境分析 情境图示 情境分析 A、B两小球固定在杆上 计算杆OA段的拉力时,以小球A为研究对象, 杆OA段拉力与AB段拉力的合力提供向心力; 计算杆AB段的拉力时,以小球B为研究对象, 杆AB段的拉力提供向心力 第六章 圆周运动 高中同步   A、B两物块间由轻绳(或轻杆)连接,随转盘 一起转动(A、B两物块与转盘间的动摩擦因 数相等) 当转盘的转速逐渐增大时,物块A受到的静摩 擦力先达到最大值;转速继续增加,A、B间绳 子开始有拉力,当B受到的静摩擦力达到最大 值后两物块开始滑动 A、B两小球用轻线相连,穿在光滑轻杆上 两球随杆绕转轴O在水平面内做圆周运动 时,两球所受向心力大小相等,角速度相同,圆 周运动的轨道半径之比等于小球质量的反 比 第六章 圆周运动 高中同步 A、B两小球用轻线相连,穿在光滑轻杆上 两球随杆绕转轴O在水平面内做圆周运动 时,两球所受向心力大小相等,角速度相同,圆 周运动的轨道半径之比等于小球质量的反 比 特别提醒    圆周运动中的连接体经常涉及临界问题,需考虑达到临界条件时物体所处的状 态,分析该状态下物体的受力特点,结合圆周运动知识列方程求解。通常涉及的两种力的临 界条件为:a.与绳(线)、接触面的弹力有关的临界条件,弹力恰好为零;b.与静摩擦力有关的临 界条件,静摩擦力达到最大值。 第六章 圆周运动 高中同步 $