向心力要点探究 |
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| 知识点详情 | ||
向心力要点探究知识点包括探究向心力的大小的理解、向心力和匀速圆周运动总结、匀速圆周运动的动力学问题、变速圆周运动和一般的曲线运动等部分，有关向心力要点探究的详情如下： 探究向心力的大小的理解理解：①物体做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与线速度方向垂直且指向圆心． ②因为有了向心力，物体才做圆周运动，而不是由于做圆周运动而产生了向心力． 向心力和匀速圆周运动总结1．匀速圆周运动中向心力的方向 方向时刻在变化，始终指向圆心，与线速度的方向垂直． 2．向心力的特点：由于向心力的方向与物体运动方向始终垂直，故向心力不改变线速度的大小，只改变线速度的方向． 3．向心力的来源 (1)向心力是根据力的作用效果命名的，凡是产生向心加速度的力，不管属于哪种性质，都是向心力，它可以是重力、弹力等各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力． (2)当物体做匀速圆周运动时，合外力就是向心力． (3)当物体做变速圆周运动时，合外力指向圆心的分力就是向心力． 匀速圆周运动的动力学问题1．匀速圆周运动的特点 线速度大小不变、方向时刻改变；角速度、周期、频率都恒定不变；向心加速度和向心力大小都恒定不变，但方向时刻改变． 2.圆周运动动力学分析的关键词转化
变速圆周运动和一般的曲线运动变速圆周运动的受力特点 (1)物体做变速圆周运动的原因：所受合外力的方向不是始终指向圆心． (2)合力特点：变速圆周运动的合外力不指向圆心，其所受合外力可以分解为指向圆心方向和垂直半径方向，其中指向圆心方向的分力即向心力． (3)合力的作用效果． ①径向方向分力：使物体产生向心加速度，只改变速度方向，不改变速度大小． ②切线方向分力：使物体产生切向加速度，只改变速度的大小，而不改变速度的方向． 点拨： 将一般的曲线运动分成很多小段，每小段看成圆周运动的一部分，此时可以用圆周运动的向心加速度和向心力公式求解，但要注意此时的线速度为瞬时值． |
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| 典型例题 | ||
【第1题】
用如图所示的装置来探究钢球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系．探究过程中某次实验时装置的状态如图所示．
（1）在研究向心力的大小F与质量m关系时，要保持________相同． A.m和r B.ω和m C.ω和r D.m和F （2）若两个钢球质量和转动半径相等，则是在研究向心力的大小F与________的关系． A.质量m B.角速度ω C.半径r （3）若两个钢球质量和转动半径相等，且标尺上红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值为1:9，则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为________． A.1:3 B.9:1 C.1:9 D.3:1 【第2题】
（多选）下列关于向心力的说法中正确的是（ ） A.向心力不改变做圆周运动物体线速度的大小 B.做匀速圆周运动的物体受到的向心力即为物体受到的合力 C.做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的 D.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 【第3题】
如图所示，有一个水平大圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动，小强站在距圆心为r处的P点不动．关于小强的受力，下列说法正确的是（ ）
A.小强在P点不动，因此不受摩擦力作用 B.小强随圆盘做匀速圆周运动，其重力和支持力充当向心力 C.小强随圆盘做匀速圆周运动，圆盘对他的摩擦力充当向心力 D.若使圆盘以较小的转速转动时，小强在P点受到的摩擦力不变 【第4题】
在光滑的水平面上，放一根原长为L的轻质弹簧，一端固定，另一端系一个小球，现使小球在该水平面内做匀速圆周运动，当半径为2L时，小球的速率为v1；当半径为3L时，小球的速率为v2，设弹簧始终在弹性限度内，则v1:v2为（ ）
【第5题】
（多选）一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的，圆锥筒固定，有质量相同的两个小球A和B贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，A球的运动半径较大，则（ ）
A.A球的角速度小于B球的角速度 B.A球的线速度小于B球的线速度 C.A球运动的周期大于B球运动的周期 D.A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力 【第6题】
如图所示，两绳系一质量为0.1 kg的小球，两绳的另一端分别固定于轴的A、B两处，上面绳长2 m，两绳拉直时与轴的夹角分别为30°和45°，问球的角速度在什么范围内两绳始终都有张力？（g取10 m/s2）
【第7题】
一般的曲线运动可以分成很多小段，每小段都可以看成圆周运动的一部分，即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替．如图甲所示，曲线上的A点的曲率圆定义为：通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆，在极限情况下，这个圆就叫作A点的曲率圆，其半径ρ叫作A点的曲率半径．现将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v0抛出，如图乙所示．则在其轨迹最高点P处的曲率半径是（ ）
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