高中物理专题5.6向心力预基础版含解析新人教版必修2

1、5.6 向心力【学习目标】1. 知道什么是向心力，知道向心力是根据作用效果命名的力2. 知道影响向心力大小的因素。理解向心力的计算公式，并能用来进行计算向心力；3. 了解变速圆周运动的受力特点及一般曲线运动的处理方法；【自主学习】知识点一、向心力问题1：通过前一节的学习，我们知道：做匀速圆周运动的物体具有向心加速度。请你依据所学的物理规律，指出做匀速圆周运动的物体所受的合力的方向，并推导出物体所受合力的表达式。总结：（1）向心力的定义：做匀速圆周运动的物体 叫做向心力。（2）向心力方向：始终 。（3）向心力的表达式： = = = （4）向心力的作用效果：向心力是按照力的 命名的，其作用是产生

2、，改变线速度的 。问题2：下图是三个匀速圆周运动的实例，分析物体的受力，画出受力图并指出物体做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供的？图1中的地球 ，受到 ， 提供向心力；图2中的小球，受到 ， 提供向心力；图3中的钢球，受到 ， 提供向心力。知识点二、变速圆周运动和一般的曲线运动问题3：图中F是做变速圆周运动的物体所受的合力，阅读教材完成。根据F产生的效果，将F分解为两个相互垂直的分力： 和 。产生 ，只改变线速度的 ；产生 ，只改变线速度的 ，该物体的速度将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。（一）变速圆周运动1. 概念：物体沿圆周运动，速度方向不断改变，同时速度大小也不断改变，这样的圆周

3、运动叫变速圆周运动。2. 受力特点：物体做变速圆周运动时，所受外力的合力 （“指向”或“不指向”）圆心。此时可以将合力沿着半径方向（法向）和垂直于半径（切向）的方向分解，沿半径方向的分力Fn就是物体做圆周运动的向心力，它可以改变物体速度的 ；而沿着圆周切线方向的分力Ft用来改变物体速度的 ；（二）一般曲线运动的处理方法物体的运动轨迹既不是直线，也不是圆周的曲线运动叫一般的曲线运动。研究一般的曲线运动时，可以将运动轨迹分成很多小段，每一小段都可以近似看成圆周的一部分，这样就可以应用圆周运动的规律来处理一般的曲线运动了。1如图所示，一个圆盘绕过盘心且与盘面垂直的竖直轴O匀速转动，角速度为，盘面上有

4、一质量为m的物块随圆盘一起做匀速圆周运动，物块到转轴的距离为r，下列说法正确的是： （ ）A、物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为B、物块受重力、弹力、向心力作用，合力大小为C、物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为D、物块受重力、弹力、摩擦力作用，合力大小为【答案】C【名师点睛】对于做匀速圆周运动的物体要正确分析其向心力来源，熟练应用向心力公式求解以及圆周运动的公式的应用。2（多选）如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c沿半径指向圆心，a与c垂直，下列说法正确的是： （ ）A当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为a方向B当转盘加速转动时，P受摩擦力方向为b方向C当转盘加速转动

5、时，P受摩擦力方向为c方向D当转盘减速转动时，P受摩擦力方向为d方向【答案】BD【解析】圆周运动的物体，速度方向在改变，沿半径指向圆心方向一定受力匀速圆周运动的物体，切向方向不受力，合力指向圆心，而物块P的向心力是摩擦力提供的，所以当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为c方向，因此，选项A错误；当转盘加速转动时，物块P做加速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有指向a方向的切向力，使线速度大小增大，两方向的合力即摩擦力可能指向b，故选项B正确，选项C错误；当转盘减速转动时，物块P做减速圆周运动，不仅有沿c方向指向圆心的向心力，还有指向a相反方向的切向力，使线速度大小减小，两方向的合力即摩擦

6、力可能指向d，故D选项正确。【名师点睛】做圆周运动的物体受到的力正交分解：平行速度方向的合力，即切向力，产生切向加速度，改变速度的大小；垂直速度方向的合力，指向圆心，产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小按照这个思路来分析判断物块所受到的摩擦力方向。3如图所示，两个啮合齿轮，小齿轮半径为10cm，大齿轮半径为20cm，大齿轮中C 点离圆心O2 的距离为10cm，A、B 分别为两个齿轮边缘上的点，则A、B、C 三点的： （ ）A线速度之比为1:1:1 B角速度之比为1:1:1C向心加速度之比为4:2:1 D转动周期之比为2:1:1【答案】C【名师点睛】本题关键明确同缘传动同轴传动的特

7、点，然后结合公式v=r分析求解即可；要知道同缘传动时，边缘点的线速度相等；同轴传动时，角速度相等。4如图所示，在光滑水平面上，一质量为m的小球在绳的拉力作用下做半径为r的匀速圆周运动，小球运动的线速度为，则绳的拉力大小为： （ ）rmA B Cmr Dmr2【答案】A【解析】小球做匀速圆周运动，靠拉力提供向心力，则有：故选A.【名师点睛】解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源，小球在水平面上做匀速圆周运动，靠拉力提供向心力，掌握向心力的公式，基础题。5长沙市橘子洲湘江大桥桥东有一螺旋引桥，供行人上下桥，假设一行人沿螺旋线自外向内运动，如图所示已知其走过的弧长与时间成正比则关于该行人的运动

8、，下列说法正确的是： （ ）A行人运动的线速度越来越大B行人运动的向心加速度越来越大C行人运动的角速度越来越小D行人所受的向心力越来越小【答案】B【名师点睛】该题主要考查了圆周运动的基本公式：、，抓住题目中的条件：线速度大小不变，半径减小解题，难度不大，属于基础题。6如图所示，在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上，有两个质量相等的小物块A和B，它们分别紧贴漏斗的内壁，在不同的水平面上做匀速圆周运动。则以下叙述正确的是： （ ） A物块A的线速度小于物块B的线速度 B物块A的角速度等于物块B的角速度 C物块A对漏斗内壁的压力等于物块B对漏斗内壁的压力 D物块A的向心力大于物块B的向心力 【答案】C【解析】对A、B两球进行受力分析，两球均只受重力和漏斗给的支持力FN如图所示设内壁与水平面的夹角为，根据牛顿第二定律有： ，则，半径大的线速度大，所以A的线速度大于B的线速度，A错误；，知半径越大，角速度越小，所以A的角速度小于B的角速度,B错误；支持力，知物块A对漏斗内壁的压力等于物块B对漏斗内壁的压力，C正确；向心力均由支持力沿指向圆心的分力提供，所以相等，D错误；故选C。7 如图所示，为体验中心的“旋转飞人”项目，体验者在空中的运动可看作绳长为L的“圆锥摆”运动.质量为m的体验者在水平面内运动时细绳与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，求该体验者：Lm（