20172018學(xué)年高中物理專題5.6向心力講基礎(chǔ)版含解析新人教版必修

1、5.6 向心力知識(shí)點(diǎn)一、向心力一、對(duì)向心力的理解1向心力的作用效果改變線速度的方向。由于向心力始終指向圓心，其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小。2向心力的特點(diǎn)(1)方向時(shí)刻在變化，總是與線速度的方向垂直。(2)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力大小不變，向心力是變力，是一個(gè)按效果命名的力。3向心力的大小Fnmammr2mvmr4向心力的來(lái)源向心力是從力的作用效果命名的，凡是產(chǎn)生向心加速度的力，不管屬于哪種性質(zhì)，都是向心力，它可以是重力、彈力等各種性質(zhì)的力，也可以是它們的合力，還可以是某個(gè)力的分力。當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力就是向心力；當(dāng)物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合外力指向圓心的分力

2、就是向心力。5向心力來(lái)源的實(shí)例分析向心力來(lái)源實(shí)例分析重力提供向心力如圖所示，用細(xì)繩拴住小球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)它經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，若繩的拉力恰好為零，則此時(shí)向心力由重力提供彈力提供向心力如圖所示，用細(xì)繩拴住小球在光滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由繩子的拉力提供摩擦力提供向心力如圖所示，物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且物體相對(duì)于轉(zhuǎn)盤靜止，向心力由轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供合力提供向心力如圖所示，細(xì)線拴住小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，向心力由細(xì)線的拉力和重力的合力提供。分力提供向心力如圖所示，小球在細(xì)線作用下，在水平面內(nèi)做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力由細(xì)線的拉力在水平面內(nèi)的分力提供。思考與討

3、論1向心力是一種特定性質(zhì)的力嗎？對(duì)物體受力分析時(shí)能否考慮向心力？向心力的方向與向心加速度的方向是否相同？提示：不是，向心力是效果力，對(duì)物體受力分析時(shí)不需考慮心力向心力的方向與向心加速度的方向相同，始終指向圓心2向心力如何改變做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？向心力計(jì)算公式對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)是否適用？提示：向心力方向始終指向圓心，與做圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大小向心力計(jì)算公式對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)和變速圓周運(yùn)動(dòng)都適用1勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)線速度大小不變、方向時(shí)刻改變；角速度、周期、頻率都恒定不變；向心加速度和向心力大小都恒定不變，但方向時(shí)刻改變。2解答勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的方法(1)勻速

4、圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題模型(2)模型突破解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)依據(jù)的規(guī)律是牛頓第二定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，因此求物體所受的合力，并選擇圓周運(yùn)動(dòng)的公式是解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵。此外，弄清物體圓形軌道所在的平面，明確圓心和半徑也是解題的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。【典型例題】【例題1】（多選）如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于O點(diǎn)，將其拉離豎直位置一個(gè)角度后釋放，則小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中小球所需的向心力是 ()A繩的拉力B重力和繩拉力的合力C重力和繩拉力的合力沿繩方向的分力D繩的拉力和重力沿繩方向分力的合力【答案】CD【針對(duì)訓(xùn)練】關(guān)于向心力的說(shuō)法中正確的是()A物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生向心力B向心力不改變做圓周

5、運(yùn)動(dòng)的物體的速度大小C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的D做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受各力的合力一定是向心力【答案】B【解析】力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，因?yàn)橛邢蛐牧ξ矬w才做圓周運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。向心力只改變物體運(yùn)動(dòng)的方向，不改變物體速度的大小，故選項(xiàng)B正確。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方向永遠(yuǎn)指向圓心，其大小不變，方向時(shí)刻改變，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。只有在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力提供向心力，而在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力并非物體所受的合力，而是合力指向圓心的分力提供向心力，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般的曲線運(yùn)動(dòng) 要點(diǎn)歸納1兩種圓周運(yùn)動(dòng)的比較勻速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)v、an、Fn大小不變，方向變化

6、，、T、n不變v、an、Fn、均變化向心力來(lái)源合力等于向心力合力沿半徑方向的分力周期性有不一定有條件合外力大小不變，方向始終與速度方向垂直合外力變化、方向與速度方向不垂直性質(zhì)均是非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)公式Fnmm2r，an2r通用2處理一般的曲線運(yùn)動(dòng)的方法如圖所示，處理一般的曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把曲線分割成許多小段，每一小段可看成一段小圓弧即質(zhì)點(diǎn)在每小段的運(yùn)動(dòng)都可以看做圓周運(yùn)動(dòng)的一部分這樣在分析質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)曲線上某位置的運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理了【典型例題】【例題2】（多選）如圖所示，一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐筒的軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動(dòng)，有兩個(gè)質(zhì)量相同的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所

7、示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)則下列說(shuō)法正確的是()A球A的線速度必定大于球B的線速度B球A的角速度必定小于球B的角速度C球A的運(yùn)動(dòng)周期必定小于球B的運(yùn)動(dòng)周期D球A對(duì)筒壁的壓力必定大于球B對(duì)筒壁的壓力【答案】AB對(duì)小球運(yùn)用牛頓第二定律得mmr2mr，可解得小球的線速度v，角速度，周期T2.由此可見，小球的線速度隨軌道半徑的增大而增大，所以A球的線速度必定大于B球的線速度，A選項(xiàng)正確小球的角速度隨半徑的增大而減小，周期隨半徑的增大而增大，所以A球的角速度小于B球的角速度，A球的運(yùn)動(dòng)周期大于B球的周期，B選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)不正確【針對(duì)訓(xùn)練】如圖所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等，通過(guò)相同長(zhǎng)度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()AA的速度比B的大B A與B的向心加速度大小相等C懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等D懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小【答案】D【解析】A、B繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，即AB，但rArB，根據(jù)vr得，A的速度比B的小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)a2r得，A