2019年高中物理第五章第6节向心力讲义含解析新人教版必修220190531240.doc
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1、试题为word版 下载可打印编辑向心力一、向心力1定义:做匀速圆周运动的物体受到的指向圆心的合力。2方向:始终指向圆心,与线速度方向垂直。3公式:Fnm或Fnm2r或Fnmr。4来源:(1)向心力是按照力的作用效果命名的。(2)匀速圆周运动中向心力可能是物体所受外力的合力,也可能是某个力的分力。5作用:产生向心加速度,改变线速度的方向。说明根据向心加速度的表达式an2rr42n2rv,结合牛顿第二定律Fnman就可得到向心力表达式。判一判1向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力()2向心力的方向时刻指向圆心,方向不断变化()3做圆周运动的物体其向心力大小不变,方向时刻变化()4向
2、心力既可以改变速度的大小,也可以改变速度的方向()5物体做圆周运动的速度越大,向心力一定越大()二、变速圆周运动和一般的曲线运动1变速圆周运动:线速度大小发生变化的圆周运动,做变速圆周运动的物体同时具有向心加速度和切向加速度。2一般的曲线运动(1)定义:运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动。(2)研究方法:将一般的曲线运动分成许多很短的小段,质点在每一小段的运动都可以看做圆周运动的一部分。说明对于变速圆周运动,Fnmm2r,an2r仍可用。填一填荡秋千是小朋友很喜欢的游戏,当秋千向下荡时,(1)小朋友做的是_运动;(2)绳子拉力与重力的合力指向悬挂点吗?_解析:(1)秋千荡下时,速度越来越大
3、,做的是变速圆周运动。(2)由于秋千做变速圆周运动,合外力既有指向圆心的分力,又有沿圆周切向的分力,所以合力不指向悬挂点。答案:(1)变速圆周(2)不指向1.向心力的作用效果: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,故向心力不改变速度的大小。2大小:Fnmanmm2rmv,对于匀速圆周运动,向心力大小始终不变,但对非匀速圆周运动(如用一根绳拴住小球绕固定圆心在竖直平面内做的圆周运动),其向心力大小随速率v而变化,所以公式表述的只是瞬时值。3方向:无论是否为匀速圆周运动,其向心力总是沿着半径指向圆心,方向时刻改变,故向心力是变力。4向心力的来源(1)实例分析向心力
4、可以由某一个力充当重力可以充当向心力如图所示,用细绳拴住小球在竖直平面内转动,当它经过最高点时,若绳的拉力恰好为零,则此时向心力由重力提供弹力可以充当向心力如图所示,用细绳拴住小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动,向心力由绳子的拉力提供摩擦力可以充当向心力如图所示,物体随转盘做匀速圆周运动,且物体相对于转盘静止,向心力由转盘对物体的静摩擦力提供向心力可以由合力提供如细线拴住小球在竖直面内做匀速圆周运动,当小球经过最低点时,向心力由细线的拉力和重力的合力提供,如图甲所示。向心力可以由某个力的分力提供如小球在细线作用下,在水平面内做圆锥摆运动时,向心力由细线的拉力在水平面内的分力提供,如图乙所示。(
5、2)结论:向心力是按力的作用效果命名的,充当向心力的力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,可以是某一个单独的力,也可以是几个力的合力,还可以是物体受到的合力在沿半径指向圆心方向上的分量。典型例题例1.一圆台可绕通过圆台中心O且垂直于台面的竖直轴转动。在圆台上放置一小木块A,它随圆台一起做匀速圆周运动,如图所示,则关于木块A的受力,下列说法中正确的是()A木块A受重力、支持力和向心力作用B木块A受重力、支持力和静摩擦力作用,静摩擦力的方向与木块运动方向相反C木块A受重力、支持力和静摩擦力作用,静摩擦力的方向与木块运动方向相同D木块A受重力、支持力和静摩擦力作用,静摩擦力的方向指向圆心解析物体A在水
6、平圆台上,受竖直向下的重力,竖直向上的支持力,且两力是一对平衡力。由于A随圆台一起做匀速圆周运动,故其必受向心力作用,所以A必定受到静摩擦力作用,静摩擦力一定指向圆心且等于向心力,D正确,B、C错误;向心力不是物体受到的力,是由木块A所受的静摩擦力提供的,A错误。答案D点评向心力的三点理解(1)向心力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作为向心力,受力分析时不分析向心力。(2)公式Fm2rm既适用于匀速圆周运动,也适用于变速圆周运动。(3)匀速圆周运动中,合力提供向心力;非匀速圆周运动中,合力不一定指向圆心,合力沿半径方向的分力充当向心力。即时巩固1(2016盐城高一检测)有一个惊险的
7、杂技节目叫“飞车走壁”,杂技演员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底部做速度较小、半径较小的圆周运动,通过逐步加速,圆周运动半径逐步增大,最后能以较大的速度在竖直的壁上做匀速圆周运动,这时使车子和人整体做匀速圆周运动的向心力是()A圆筒壁对车的静摩擦力B筒壁对车的弹力C摩托车本身的动力D重力和摩擦力的合力解析:选B当车子和人在垂直的筒壁上做匀速圆周运动时,在竖直方向上,摩擦力等于重力,这两个力是平衡力;在水平方向上,车子和人转动的向心力由筒壁对车的弹力来提供,B正确。1.匀速圆周运动的特点2匀速圆周运动的性质(1)线速度仅大小不变而方向时刻改变,是变速运动。(2)向心加速度仅大小恒定而方向时刻改变
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