物理向心力知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
在我們平凡無奇的學(xué)生時(shí)代，很多人都經(jīng)常追著老師們要知識(shí)點(diǎn)吧，知識(shí)點(diǎn)在教育實(shí)踐中，是指對某一個(gè)知識(shí)的泛稱。那么，都有哪些知識(shí)點(diǎn)呢？下面是小編為大家整理的物理向心力知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。
向心力是根據(jù)力的作用效果命名的。向心力可能是彈力、摩擦力或重力提供，也可能是幾個(gè)力的合力，還可能是某個(gè)力的分力提供。
勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率不變，而速度方向時(shí)刻在變化，只改變速度方向的力叫做向心力。
向心力最顯著的特點(diǎn)是與速度方向垂直，只改變速度方向，不改變速度大小。
作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于速度大小不變，速度方向不斷改變，合力一定與速度方向垂直，且合力指向軌跡彎曲一側(cè)，正好指向圓心，所以，將改變速度方向的力稱為向心力。
作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，合外力提供向心力;作非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體來講，一般將其所受的力沿著運(yùn)動(dòng)方向和與運(yùn)動(dòng)垂直的方向進(jìn)行分解：沿運(yùn)動(dòng)方向的力(稱為切向力)是改變速度大小;沿與運(yùn)動(dòng)方向垂直的力(稱為法向力)是改變速度的方向。
●向心力
(1)向心力是改變物體運(yùn)動(dòng)方向，產(chǎn)生向心加速度的原因.
(2)向心力的方向指向圓心，總與物體運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以向心力只改變速度的方向.
(3)根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，向心力與向心加速度的因果關(guān)系是，兩者方向恒一致：總是與速度垂直、沿半徑指向圓心.
(4)對于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體所受合外力全部作為向心力，故做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力應(yīng)是：大小不變、方向始終與速度方向垂直.
●向心力公式
(1)由公式a=2r與a=v2/r可知，在角速度一定的條件下，質(zhì)點(diǎn)的.向心加速度與半徑成正比;在線速度一定的條件下，質(zhì)點(diǎn)的向心加速度與半徑成反比.
(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合外力全部作為向心力，故物體所受合外力應(yīng)大小不變、方向始終與速度方向垂直;合外力只改變速度的方向，不改變速度 的大小.根據(jù)公式，倘若物體所受合外力F大于在某圓軌道運(yùn)動(dòng)所需向心力，物體將速率不變地運(yùn)動(dòng)到半徑減小的新圓軌道里(在那里，物體的角速度將增大)，使 物體所受合外力恰等于該軌道上所需向心力，可見物體在此時(shí)會(huì)做靠近圓心的運(yùn)動(dòng);反之，倘若物體所受合外力小于在某圓軌道運(yùn)動(dòng)所需向心力，向心力不足， 物體運(yùn)動(dòng)的軌道半徑將增大，因而逐漸遠(yuǎn)離圓心.如果合外力突然消失，物體將沿切線方向飛出，這就是離心運(yùn)動(dòng).
●用向心力公式解決實(shí)際問題
根據(jù)公式求解圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題時(shí)應(yīng)做到四確定：
(1)確定圓心與圓軌跡所在平面;
(2)確定向心力來源;
(3)以指向圓心方向?yàn)檎_定參與構(gòu)成向心力的各分力的正、負(fù);
(4)確定滿足牛頓定律的動(dòng)力學(xué)方程.
做圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的向心力和向心加速度的關(guān)系同樣遵從牛頓第二定律：Fn=man在列方程時(shí)，根據(jù)物體的受力分析，在方程左邊寫出外界給物體提供的合外力，右邊寫出物體需要的向心力(可選用等各種形式)。
常見考點(diǎn)考法
【例1】一個(gè)大輪通過皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶和兩輪之間無相對滑動(dòng)，大輪的半徑是小輪半徑的2倍，大輪上的一點(diǎn)S離轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離是半徑的1/3.當(dāng)大輪邊緣上的P點(diǎn)的向心加速度是0.12m/s2時(shí)，大輪上的S點(diǎn)和小輪邊緣上的Q點(diǎn)的向心加速度各為多大?
解析：P點(diǎn)和S點(diǎn)在同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子上，其角速度相等，即P=S.由向心加速度公式a=r2可知：as/ap=rs/rp，as=rs/rp??ap=1/30.12m/s2=0.04m/s2.
由于皮帶傳動(dòng)時(shí)不打滑，Q點(diǎn)和P點(diǎn)都在由皮帶傳動(dòng)的兩個(gè)輪子邊緣，這兩點(diǎn)的線速度的大小相等，即vQ=vP.由向心加速度公式a=v2/r可知：aQ/aP=rP/rQ，aQ=rP/rQaP=2/10.12m/s2=0.24 m/s2.
點(diǎn)撥：解決這類問題的關(guān)鍵是抓住相同量，找出已知量、待求量和相同量之間的關(guān)系，即可求解.
【問題討論】(1)在已知ap的情況下，為什么求解as時(shí)要用公式a=r2、求解aQ時(shí)，要用公式a=v2/r?
(2)回憶一下初中電學(xué)中學(xué)過的導(dǎo)體的電阻消耗的電功率與電阻的關(guān)系式：P=I2R和P=U2/R，你能找出電學(xué)中的電功率P與電阻R的關(guān)系及這里的向心加速度a與圓周半徑r的關(guān)系之間的相似之處嗎?
【例2】一圓盤可繞一通過圓盤中心O且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤上放置一個(gè)木塊，當(dāng)圓盤勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，木塊隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)，那么[ ]
A.木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向背離圓盤中心
B.木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向指向圓盤中心
C.因?yàn)槟緣K隨圓盤一起運(yùn)動(dòng)，所以木塊受到圓盤對它的摩擦力，方向與木塊的運(yùn)動(dòng)方向相同
D.因?yàn)槟Σ亮偸亲璧K物體的運(yùn)動(dòng)，所以木塊所受到圓盤對它的摩擦力的方向與木塊的運(yùn)動(dòng)方向相反
解析：從靜摩擦力總是阻礙物體間的相對運(yùn)動(dòng)的趨勢來分析：由于圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤為參照物，物體的運(yùn)動(dòng)趨勢是沿半徑向外，背離圓心的，所以盤面對木塊的靜摩擦力方向沿半徑指向圓心.
從做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體必須受到一個(gè)向心力的角度來分析：木塊隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它必須受到沿半徑指向圓心的合力.由于木塊所受的重力和盤面的支持力都在豎直方向上，只有來自盤面的靜摩擦力提供指向圓心的向心力，因而盤面對木塊的靜摩擦力方向必沿半徑指向圓心.所以，正確選項(xiàng)為B.
點(diǎn)撥：1.向心力是按效果命名的，它可以是重力、或彈力、或摩擦力，也可以是這些力的合力或分力所提供.
2.靜摩擦力是由物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況決定的.
【問題討論】有的同學(xué)認(rèn)為，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體有沿切線方向飛出的趨勢，靜摩擦力的方向應(yīng)該與物體的運(yùn)動(dòng)趨勢方向相反.因而應(yīng)該選取的正確答案為D.你認(rèn)為他的說法對嗎?為什么?
【例3】在光滑水平桌面上有一光滑小孔O;一根輕繩穿過小孔，一端連接質(zhì)量為m=1kg的小球A，另一端連接質(zhì)量為M=4kg的重物B.
(1)當(dāng)小球A沿半徑r=0.1m的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其角速度為=10rad/s時(shí)，物體B對地面的壓力為多大?
(2)當(dāng)A球的角速度為多大時(shí)，B物體處于將要離開、而尚未離開地面的臨界狀態(tài)?(g=10m/s2)
點(diǎn)撥：小球A作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由繩子的拉力提供向心力，從而使B對地面的壓力減少.
當(dāng)B物體將要離開而尚未離開地面時(shí)，小球A所需的向心力恰好等于重物B的重力
參考答案
(1)30N
(2)20rad/s
【例4】小球A和B用細(xì)線連接，可以在光滑的水平桿上無摩擦地滑動(dòng)，已知它們的質(zhì)量之比m1∶m2=3∶1，當(dāng)這一裝置繞著豎直軸做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)且A、B兩球與水平桿子達(dá)到相對靜止時(shí)，A、B兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的[ ]
A.線速度大小相等
B.角速度相等
C.向心力的大小之比為F1∶F2=3∶1
D.半徑之比為r1∶r2=1∶3
點(diǎn)撥：當(dāng)兩小球隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，把它們聯(lián)系在一起的同一根細(xì)線為A、B兩小球提供的向心力大小相等;同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等;兩小球的圓周軌道半徑之和為細(xì)線的長度;兩小球的線速度與各自的軌道半徑成正比.
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